CN111594060B - 一种非真空隔热油管及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非真空隔热油管，包括外管、内管、隔热填充物和管接箍，所述外管的内部固定连接有内管，所述内管与外管之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有隔热填充物，所述外管的外部两端分别设有外螺纹，所述外管一端的外螺纹上连接有管接箍，所述管接箍包括接箍内管、接箍外管和接箍隔热填充物，所述接箍内管内侧设有内螺纹，所述内螺纹与外螺纹相互匹配，所述接箍内管外侧固定连接有接箍外管，所述接箍外管和接箍内管之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有接箍隔热填充物。本发明还公开了一种非真空隔热油管生产工艺。本发明结构科学合理，使用效果好，适合推广使用。

Description

一种非真空隔热油管及其生产工艺

技术领域

本发明涉及石油开采领域，具体是涉及一种非真空隔热油管及其生产工艺。

背景技术

随着石油开采工业的不断发展和石油消耗量的不断增加，开采稠油已成为国内外许多石油公司的主要产量来源，我国稠油年产量达1500万吨以上。稠油开采通常有蒸汽吞吐和蒸汽驱两种开采方式，蒸汽吞吐是指在本井中完成注蒸汽、焖井和开井生产三个过程的稠油开采方法。蒸汽驱是指通过适当井网由注气井连续注汽，在注入井周围形成蒸汽带，注入的蒸汽将地下原油加热并驱到周围生产井后产出。九十年代以前，我国稠油开采主要以蒸汽吞吐井为主，但是，国内油田采用蒸汽吞吐开采技术进行稠油开采已普遍进入高轮次，而采用稠油蒸汽驱井开采方式，可以有效地提升稠油油田进入高轮次开采阶段后的采收率，对提高稠油产量有突出效果。但是随着稠油开采方式由蒸汽吞吐井向蒸汽驱井的转变，对油管也提出了更高的要求。

注蒸汽开采稠油时需要使用具有隔热保温功能的油管，以减少热损失，提高蒸汽干度，并保护油井套管及固井水泥环免受热应力损坏。目前采油作业所使用的真空隔热油管，为双层同心管柱，两层管的环形空间充填绝热材料、抽真空，加入吸气剂。

这种隔热油管的缺点：

1，氢渗现象的存在，会破坏真空腔内的真空环境，导致油管的隔热效果变差，直至失效。氢渗现象为，氢分子体积极小，活性高，渗透性很强，在足够的压力下会穿过没有缺陷的金属板材，进入真空隔热管内，破坏真空环境，成为真空隔热油管失效的主要原因，真空隔热油管的理论寿命为7年，而实际上不到一年的时间就会保温失效，对于稠油采油，特别是海上稠油开采，维修费用极高，取代真空隔热环境，提高隔热管寿命成为突出的难题。

2，由于其管头螺纹与接箍的螺纹连接处没有隔热层，存在热传导通道，所以在油管连接处存在热量泄露。

3，接箍单层结构，没有隔热层，所以接箍处存在热传导路径，造成内部热量损失。

4，螺纹使用美国石油标准API偏梯形螺纹，对蒸汽达不到完全密封，存在蒸汽泄露。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非真空隔热油管及其生产工艺，解决了现有真空隔热油管在上述背景技术中提到的几个缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种非真空隔热油管，包括外管、内管、隔热填充物和管接箍，所述外管的内部固定连接有内管，所述内管与外管之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有隔热填充物，所述外管的外部两端分别设有外螺纹，所述外管一端的外螺纹上连接有管接箍，所述管接箍包括接箍内管、接箍外管和接箍隔热填充物，所述接箍内管内侧设有内螺纹，所述内螺纹与外螺纹相互匹配，所述接箍内管外侧固定连接有接箍外管，所述接箍外管和接箍内管之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有接箍隔热填充物。

在上述方案基础上，所述内管内孔一端为锥形口。

在上述方案基础上，所述隔热填充物和接箍隔热填充物均为气凝胶。

在上述方案基础上，所述内管的两端分别与外管的内壁焊接固定，所述接箍外管与接箍内管的两端分别焊接固定。

在上述方案基础上，所述外管的内外壁均依次进行喷丸处理、喷涂防锈漆、涂敷银箔涂层和喷涂稀土保温涂层处理。

在上述方案基础上，所述内管的内外壁均依次进行喷丸处理和喷涂防锈漆，所述内管内壁喷涂稀土保温层，所述内管外壁涂敷银箔涂层。

在上述方案基础上，所述外螺纹和内螺纹均为锥形管螺纹扣，并且外螺纹和内螺纹之间喷涂有隔热功能的螺纹胶。

所述一种非真空隔热油管生产工艺如下：

①外管，通过冷拔工艺成型，外管的内、外管壁均依次进行喷丸处理、喷涂防锈漆、涂敷银箔涂层和喷涂稀土保温涂层；

②内管，采用冷拔工艺成型，一端墩粗，平锻扩口形成锥形口；内管的内、外管壁先分别进行喷丸处理和喷涂防锈漆，然后内管的内壁喷涂稀土保温层，外壁涂敷银箔涂层；

③外管和内管焊接，把外管和内管形成锥形口的一端环焊密封，在外管和内管之间形成环形空间；

④管接箍，接箍内管和接箍外管采用冷拔工艺成型，接箍内管的一端墩粗形成台阶，将接箍内管有台阶的一端与接箍外管进行焊接，接箍内管和接箍外管之间形成环形空间；

⑤制作气凝胶，将有机硅、丙酮、无水乙醇和水按照质量占比：1：4：4：4进行混合，并充分搅拌均匀，用稀盐酸调节pH值为4，静置12小时，加入氨水调节pH值为7，然后注入到外管和内管之间形成环形空间内，静置使之成为气凝胶；让气凝胶室温老化50小时，加入无水乙醇，50摄氏度老化24小时，倒出多余液体，在将内管和外管的组合件置入55摄氏度烘箱中烘烤7天，环形空间中形成隔热填充物；

管接箍的接箍内管和接箍外管之间环形空间内的接箍隔热填充物制作方式与外管和内管之间环形空间内的隔热填充物制作方式相同；

⑥封口，在外管和内管、接箍内管和接箍外管之间的气凝胶制作完成后，分别对外管和内管、接箍内管和接箍外管的另一端进行封口，将外管和内管、接箍内管和接箍外管的组合件加热到350摄氏度，保持30分钟，用二氧化碳保护焊焊接另外一端开口处；

⑦螺纹加工，在外管的两端和接箍内管的两端分别加工相互匹配的锥形管螺纹扣；

⑧外螺纹和内螺纹连接，在外管的外螺纹和接箍内管的内螺纹上分别喷涂有隔热功能的螺纹胶，然后将外管的外螺纹和接箍内管的内螺纹进行螺纹连接；

⑨组装后测试，将组装完成后的产品，接箍内管和外管相互远离的一端分别采用螺纹拧上打压堵头，然后使用打压仪器对产品的内部进行打压测试，压力测试合格后即可包装出厂使用。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：一种非真空隔热油管及其生产工艺，采用新的结构，对油管和管接箍进行改进，采用气凝胶的微孔特性，阻断空气的自由流动，切断热在气体中对流传导的途径，以达到和真空隔热同样的效果，用多层银箔等隔热层阻断热辐射传导途径，采用锥形管螺纹扣进行连接，密封性好，通过新的接箍结构，多层隔热涂层阻断金属的热传导途径，不但取代了真空结构的隔热层，彻底规避了真空结构的弊端，成倍的延长了隔热油管的使用寿命，同时极大的减少了热量损失，提高了热效率，既节约了能源，又提高了原油采收率，本发明结构科学合理，使用效果好，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明一种非真空隔热油管的结构示意图；

图2为本发明一种非真空隔热油管的外管和内管连接结构示意图；

图3为本发明一种非真空隔热油管的管接箍结构示意图；

图4为本发明一种非真空隔热油管多根连接状态图。

图中标号为：1-外管、101-外螺纹、2-内管、201-锥形口、3-隔热填充物、4-管接箍、401-接箍内管、402-内螺纹、403-接箍外管、404-接箍隔热填充物。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1至图4可知:一种非真空隔热油管，包括外管1、内管2、隔热填充物3和管接箍4，所述外管1的内部固定连接有内管2，所述内管2与外管1之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有隔热填充物3，隔热填充物3能够起到很好的隔热效果，所述外管1的外部两端分别设有外螺纹101，所述外管1一端的外螺纹101上连接有管接箍4，所述管接箍4包括接箍内管401、接箍外管403和接箍隔热填充物404，所述接箍内管401内侧设有内螺纹402，所述内螺纹402与外螺纹101相互匹配，所述接箍内管401外侧固定连接有接箍外管403，所述接箍外管403和接箍内管401之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有接箍隔热填充物404，接箍隔热填充物404能够起到很好的隔热作用。

所述内管2内孔一端为锥形口201，便于焊接加工，同时也能让内部液体顺利流动；所述隔热填充物3和接箍隔热填充物404均为气凝胶，气凝胶被称为改变世界的十大新材料之一，是世界上密度最小，重量最轻的固体，被誉为固态烟，气凝胶作为高温隔热材料使用具有无与伦比的优越性；所述内管2的两端分别与外管1的内壁焊接固定，所述接箍外管403与接箍内管401的两端分别焊接固定，焊接固定具有很好的密封性；所述外管1的内外壁均依次进行喷丸处理、喷涂防锈漆、涂敷银箔涂层和喷涂稀土保温涂层处理，所述内管2的内外壁均依次进行喷丸处理和喷涂防锈漆，所述内管2内壁喷涂稀土保温层，所述内管2外壁涂敷银箔涂层，用多层隔热层的处理能够阻断热辐射传导途径；所述外螺纹101和内螺纹402均为锥形管螺纹扣，锥形管螺纹扣相互连接后具有很好的密封性，并且外螺纹101和内螺纹402之间喷涂有隔热功能的螺纹胶，能够起到很好的隔热作用。

一种非真空隔热油管生产工艺如下：

①外管1，通过冷拔工艺成型，外管1的内、外管壁均依次进行喷丸处理、喷涂防锈漆、涂敷银箔涂层和喷涂稀土保温涂层，多层隔热层能够阻断热辐射传导途径，具有很好的隔热效果；

②内管2，采用冷拔工艺成型，一端墩粗，平锻扩口形成锥形口201；内管2的内、外管壁先分别进行喷丸处理和喷涂防锈漆，然后内管2的内壁喷涂稀土保温层，外壁涂敷银箔涂层，多层隔热层能够阻断热辐射传导途径，具有很好的隔热效果；

③外管1和内管2焊接，把外管1和内管2形成锥形口201的一端环焊密封，在外管1和内管2之间形成环形空间，环形空间内便于填满气凝胶；

④管接箍4，接箍内管401和接箍外管403采用冷拔工艺成型，接箍内管401的一端墩粗形成台阶，将接箍内管401有台阶的一端与接箍外管403进行焊接，接箍内管401和接箍外管403之间形成环形空间，环形空间内便于填满气凝胶；

⑤制作气凝胶，将有机硅、丙酮、无水乙醇和水按照质量占比：1：4：4：4进行混合，并充分搅拌均匀，用稀盐酸调节pH值为4，静置12小时，加入氨水调节pH值为7，然后注入到外管1和内管2之间形成环形空间内，静置使之成为气凝胶；让气凝胶室温老化50小时，加入无水乙醇，50摄氏度老化24小时，倒出多余液体，在将内管2和外管1的组合件置入55摄氏度烘箱中烘烤7天，环形空间中形成隔热填充物3；

管接箍4的接箍内管401和接箍外管403之间环形空间内的接箍隔热填充物404制作方式与外管1和内管2之间环形空间内的隔热填充物3制作方式相同；

⑥封口，在外管1和内管2、接箍内管401和接箍外管403之间的气凝胶制作完成后，分别对外管1和内管2、接箍内管401和接箍外管403的另一端进行封口，将外管1和内管2、接箍内管401和接箍外管403的组合件加热到350摄氏度，保持30分钟，用二氧化碳保护焊焊接另外一端开口处；

⑦螺纹加工，在外管1的两端和接箍内管401的两端分别加工相互匹配的锥形管螺纹扣，锥形管螺纹扣具有很好的密封性；

⑧外螺纹101和内螺纹402连接，在外管1的外螺纹101和接箍内管401的内螺纹402上分别喷涂有隔热功能的螺纹胶，然后将外管1的外螺纹101和接箍内管401的内螺纹402进行螺纹连接，螺纹胶既能够保证螺纹密封性，又能够具有很好的隔热性；

⑨组装后测试，将组装完成后的产品，接箍内管401和外管1相互远离的一端分别采用螺纹拧上打压堵头，然后使用打压仪器对产品的内部进行打压测试，压力测试合格后即可包装出厂使用，打压测试工艺为现有成熟技术，能够对产品所能承受的压力进行很好的检测。

本发明的原理及优点：一种非真空隔热油管，使用新型材料以及新的制造工艺，制造全新隔热层，取代真空隔热环境，彻底解决真空环境容易被破坏的弊端，制造出隔热效果好，热效率高，故障率低，使用寿命长的非真空隔热油管：

1、取消真空环境，用气凝胶为主体，制作复合隔热层，气凝胶被称为改变世界的十大新材料之一，是世界上密度最小，重量最轻的固体，被誉为固态烟，气凝胶作为高温隔热材料使用具有无与伦比的优越性，用气凝胶为主体制作的隔热层，取代真空腔作为隔热层，可以隔绝氢气分子的自由活动，完全避免氢渗现象对真空隔热层的破坏，使隔热油管的使用寿命大幅度提高，达到其理论寿命。

2、把接箍加工成双层隔热结构，做成隔热接箍，使油管和接箍的隔热部分形成重叠区域，阻断管壁金属的热传导通道。

3、在油管的内壁涂敷隔热涂层，是内管热蒸汽不能直接接触内管金属管壁，阻断蒸汽与内管壁之间的直接热传导通道。

4、把连接螺纹设计成锥形管螺纹扣，是能够对蒸汽进行密封的螺纹，避免了蒸汽的泄露。

5、锥形管螺纹扣是现有成熟的螺纹结构，具有很好的密封性，油管外螺纹前端端面，与接箍内螺纹后端端面设计密封面，采用金属硬密封结构，加强密封效果，避免蒸汽的泄露。

6、在外管1与接箍内管401的螺纹上涂敷具有隔热功能的螺纹胶，使外管1与接箍内管401的金属面不直接接触，切断金属间的直接接触热传导途径。

7、在管接箍4内，两外管1连接处设计隔热体。

8、在内管外壁，外管内外壁、接箍内外壁涂敷银箔，阻断热辐射途径。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种非真空隔热油管，包括外管(1)、内管(2)、隔热填充物(3)和管接箍(4)，其特征在于：所述外管(1)的内部固定连接有内管(2)，所述内管(2)与外管(1)之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有隔热填充物(3)，所述外管(1)的外部两端分别设有外螺纹(101)，所述外管(1)一端的外螺纹(101)上连接有管接箍(4)，所述管接箍(4)包括接箍内管(401)、接箍外管(403)和接箍隔热填充物(404)，所述接箍内管(401)内侧设有内螺纹(402)，所述内螺纹(402)与外螺纹(101)相互匹配，所述接箍内管(401)外侧固定连接有接箍外管(403)，所述接箍外管(403)和接箍内管(401)之间设有密封的环形空腔，所述环形空腔内填满有接箍隔热填充物(404)；

所述内管(2)内孔一端为锥形口(201)；

所述隔热填充物(3)和接箍隔热填充物(404)均为气凝胶；

所述内管(2)的两端分别与外管(1)的内壁焊接固定，所述接箍外管(403)与接箍内管(401)的两端分别焊接固定；

所述外管(1)的内外壁均依次进行喷丸处理、喷涂防锈漆、涂敷银箔涂层和喷涂稀土保温涂层处理；

所述内管(2)的内外壁均依次进行喷丸处理和喷涂防锈漆，所述内管(2)内壁喷涂稀土保温层，所述内管(2)外壁涂敷银箔涂层；

所述外螺纹(101)和内螺纹(402)均为锥形管螺纹扣，并且外螺纹(101)和内螺纹(402)之间喷涂有隔热功能的螺纹胶；

所述一种非真空隔热油管生产工艺如下：

①外管(1)，通过冷拔工艺成型，外管(1)的内、外管壁均依次进行喷丸处理、喷涂防锈漆、涂敷银箔涂层和喷涂稀土保温涂层；

②内管(2)，采用冷拔工艺成型，一端墩粗，平锻扩口形成锥形口(201)；内管(2)的内、外管壁先分别进行喷丸处理和喷涂防锈漆，然后内管(2)的内壁喷涂稀土保温层，外壁涂敷银箔涂层；

③外管(1)和内管(2)焊接，把外管(1)和内管(2)形成锥形口(201)的一端环焊密封，在外管(1)和内管(2)之间形成环形空间；

④管接箍(4)，接箍内管(401)和接箍外管(403)采用冷拔工艺成型，接箍内管(401)的一端墩粗形成台阶，将接箍内管(401)有台阶的一端与接箍外管(403)进行焊接，接箍内管(401)和接箍外管(403)之间形成环形空间；

⑤制作气凝胶，将有机硅、丙酮、无水乙醇和水按照质量占比：1：4：4：4进行混合，并充分搅拌均匀，用稀盐酸调节pH值为4，静置12小时，加入氨水调节pH值为7，然后注入到外管(1)和内管(2)之间形成环形空间内，静置使之成为气凝胶；让气凝胶室温老化50小时，加入无水乙醇，50摄氏度老化24小时，倒出多余液体，在将内管(2)和外管(1)的组合件置入55摄氏度烘箱中烘烤7天，环形空间中形成隔热填充物(3)；

管接箍(4)的接箍内管(401)和接箍外管(403)之间环形空间内的接箍隔热填充物(404)制作方式与外管(1)和内管(2)之间环形空间内的隔热填充物(3)制作方式相同；

⑥封口，在外管(1)和内管(2)、接箍内管(401)和接箍外管(403)之间的气凝胶制作完成后，分别对外管(1)和内管(2)、接箍内管(401)和接箍外管(403)的另一端进行封口，将外管(1)和内管(2)、接箍内管(401)和接箍外管(403)的组合件加热到350摄氏度，保持30分钟，用二氧化碳保护焊焊接另外一端开口处；

⑦螺纹加工，在外管(1)的两端和接箍内管(401)的两端分别加工相互匹配的锥形管螺纹扣；

⑧外螺纹(101)和内螺纹(402)连接，在外管(1)的外螺纹(101)和接箍内管(401)的内螺纹(402)上分别喷涂有隔热功能的螺纹胶，然后将外管(1)的外螺纹(101)和接箍内管(401)的内螺纹(402)进行螺纹连接；

⑨组装后测试，将组装完成后的产品，接箍内管(401)和外管(1)相互远离的一端分别采用螺纹拧上打压堵头，然后使用打压仪器对产品的内部进行打压测试，压力测试合格后即可包装出厂使用。