真空隔热油管及其制造工艺技术

摘要

本发明涉及一种用于稠油井注蒸汽开采的真空隔热油管及其制造工艺技术。此种隔热油管由密封圈(1)、隔热衬套(2)、衬管(3)、接箍(4)、外管(5)、内管(8)、隔热材料(6)、扶正块(7)、吸气剂(9)组成。其制造工艺技术包括内管加工处理、内外管组装、抽真空、封堵焊接和安装附件等步骤及一系列实施方法技术。本发明提供的制造工艺技术投资少,操作简便,可制造出视导热系数低、隔热效果好、热效率高的真空隔热油管,利用它不仅可以在注蒸汽开采稠油中用于输送高温高压蒸汽,而且也可在需要隔热或保温的各种管道中广泛应用。

说明书

本发明涉及一种用于稠油井注蒸汽开采的真空隔热油管及其制造工艺技术。

真空隔热油管是稠油井注蒸汽开采过程采用的重要设备，其用途是作为注汽通道往井下注入高温(350℃)、高压(17MPa)蒸汽，并保护油井套管及固井水泥环免受热应力损害，降低井筒热力损失，提高注汽采油效果。现有的隔热油管隔热系统通常以玻璃棉、硅酸铝棉等隔热材料为主，辅之以铝箔、玻璃布等，并在抽真空后充入低导热系数的惰性气体。此种隔热油管的缺点是管体视导热系数较高，隔热性能不够理想。在低温工程及航天技术等部门广泛应用的真空多层隔热技术，则由于在石油热采过程中隔热油管在高温高压下工作，其本身又细又长，要获得并保持真空非常困难，制造加工难度很大，因而长期以来未能在隔热油管上得到应用。

本发明的目的在于提供一种真空隔热油管及其制造工艺技术，利用此种工艺技术可以制造一种视导热系数低、隔热效果好、热效率高的隔热油管。

本发明的技术方案如下。本发明提供的真空隔热油管由接箍、隔热衬套、衬管、外管、内管、隔热材料、扶正块、吸气剂组成，其中：接箍下端通过螺纹与外管连接，接箍内装有密封圈，置于外管内的内管上方装有衬管，衬管外套装有隔热衬套；呈喇叭口形的内管上下两端分别与外管焊接为一体，内外管之间设有隔热材料，并放有吸气剂，内管外沿全长均布有4对支撑用扶正块。本发明提供的真空隔热油管制造工艺技术如下：

1.内管加工处理  内管采用外加厚油管，两端采用中频加热后用平锻机扩成喇叭口形，喇叭口尺寸与外管内径相同；对内管外表面进行喷丸处理；用带穿孔的工业铝箔包在内管外面，其上撒放吸气剂，共包2-15层，每两层中间用烘烤过的玻璃纤维纱窗布或玻璃布间隔，构成隔热材料，包完后沿内管全长均匀装置4对扶正块；将包好隔热材料的内管组件送入炉内进行烘烤；

2.内、外管组装  将烘烤后的内管组件装入内表面经喷丸处理的外管中；用CO₂气体保护焊方法焊环焊缝，先将内外管一端焊接；然后，用热伸长法给内管施加预应力；待内管伸长到设计要求(温度350℃，预应力240MPa)时，用同样方法焊另一端；

3.抽真空  对准外管一端的抽空孔给组装为一体的隔热油管装上专门的抽空密封卡具后，开始抽真空；在抽真空的同时，在专门设计的烘烤设备上对隔热油管进行烘烤，边烘烤，边抽空，烘烤温度在工作温度之上；

4.封堵焊接  当真空度达到设计标准(＜15Pa)后，采用电阻焊方法在抽空情况下对抽空孔进行封堵焊接；

5.安装附件  将外管上、下两端车上连接螺纹；然后，通过螺纹装上带密封圈的接箍，装前应在螺纹上涂刷密封脂；将外面套装有隔热衬套的衬管置于内管上方。

本发明采用多层铝箔抽真空的隔热技术保证了9m多长且内、外两管之间单边间隙仅几毫米至几十毫米、在高温高压下工作的真空隔热油管正常工作的需要。采用中频加热配用平锻机的方法，解决了在9m多长管子端头扩喇叭口的难题。采用热伸长法对内管施加预应力可以补偿内外管的温差伸长。制造加工过程中，所用材料均进行烘烤干燥处理，金属表面均进行喷丸处理，并在环空中放入吸气剂，可以使真空隔热系统保持完好状态，免受各种气体污染。隔热油管两端环焊缝采用CO₂气体保护焊，既可保证强度，又可保证密封。在封堵抽空孔时，采用电阻焊封堵工艺，并使用专用密封卡具，因而能在抽真空时焊堵孔，从而可以保证密封环空的真空度。

本发明提供的真空隔热油管视导热系数低，隔热效果好，热效率高，利用它可以在注蒸汽开采稠油过程中用于输送高温高压蒸汽，而且也可在需要隔热或保温的各种管道中广泛应用。本发明提供的制造工艺技术投资少，操作简便，可以保证隔热油管质量，提高隔热效果。

附图为本发明真空隔热油管的结构示意图。

以下结合附图对本发明的实施加以说明。

如图所示，本真空隔热油管管体由两个同心管(即外管和内管)组成，每根隔热油管长度为9-10m。其中，外管5、内管8均为标准的石油管材，外管5上、下两端分别设有梯形阳螺纹，内管8上、下两加厚端扩成喇叭口形，端部外径与外管内径相配。隔热材料6采用2-15层(一般为6层)厚度为0.01-0.05mm(以0.03mm为好)的穿孔工业用铝箔和厚度为0.05-0.7mm(以0.2mm为好)、孔率(孔隙面积与间隔材料面积之比)为0.6-0.8的玻璃纤维纱窗布或玻璃布间隔构成。吸气剂9采用JH105非蒸散型低温激活吸气剂或其他同类吸气材料。