專(zhuān)利名稱(chēng)：一種管道系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一種用于運(yùn)輸腐蝕性流體，如原油和/或天然氣的抗腐蝕性襯里。本發(fā)明還涉及制造這種管道系統(tǒng)的方法。
美國(guó)專(zhuān)利6,273,474公開(kāi)了一種帶襯里的管道系統(tǒng)，其中，用于連接相鄰管件的螺紋連接件的一部分是由抗腐蝕材料制成，一部分是由易腐蝕材料制成，因而當(dāng)腐蝕性流體接觸到螺紋連接件的易腐蝕部分時(shí)，管道系統(tǒng)就會(huì)受到損壞。
歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0190092公開(kāi)了一種管道系統(tǒng)，其中，抗腐蝕的聚四氟乙烯內(nèi)襯延伸到抗腐蝕螺紋聯(lián)結(jié)元件中，從而該內(nèi)襯只能在聯(lián)結(jié)元件將兩個(gè)管道連接之后才能插入管道中。
美國(guó)專(zhuān)利6,041,253公開(kāi)了另外一個(gè)帶襯里的管道系統(tǒng)；它不但能用于油和/或氣井，也能用于天然氣鉆探和輸送腐蝕性流體。在所述系統(tǒng)中，管道具有一個(gè)抗腐蝕材料制成的內(nèi)襯，并且連接件主要由成本更低的易腐蝕金屬制成。由于鹽水、二氧化硫和二氧化碳可以損傷管道端部的外部和兩個(gè)管道端部彼此相連處的連接件(couplingpiece)的中央內(nèi)部部分，例如在石油鉆探中，前述系統(tǒng)中所述各部分均由抗腐蝕材料制成。
所述已知系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕僅發(fā)生在管狀聯(lián)接元件和連接件的現(xiàn)象，以及連接會(huì)相對(duì)較快損壞的現(xiàn)象。而且，連接件的制造相對(duì)復(fù)雜。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種低成本的帶襯里的管道系統(tǒng)，它容易生產(chǎn)，并對(duì)腐蝕具有一定的抵抗性，從而具有較長(zhǎng)的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明的管道系統(tǒng)，它具有至少一個(gè)管狀元件，該管狀元件由基本易腐蝕金屬制成，并帶有抗腐蝕材料內(nèi)襯。該管狀元件和內(nèi)襯連接到一個(gè)螺紋管狀聯(lián)接元件上。該螺紋管狀聯(lián)接元件具有由抗腐蝕材料制成的內(nèi)表面和螺紋。其中，該管狀元件在一個(gè)基本垂直于管狀元件軸線(xiàn)的平面上與螺紋聯(lián)結(jié)元件相連接。并且內(nèi)襯在所述平面上或與相鄰于所述平面與聯(lián)結(jié)元件相連接。
在根據(jù)本發(fā)明的管道系統(tǒng)中，管狀聯(lián)接元件的內(nèi)表面和連接件的至少螺紋的表面由抗腐蝕材料制成，該連接件可以用螺接在兩個(gè)聯(lián)結(jié)元件之間。腐蝕性流體可以穿過(guò)美國(guó)專(zhuān)利6,042,153和6,273,474中所公開(kāi)系統(tǒng)中的抗腐蝕材料，這在實(shí)踐當(dāng)中已經(jīng)是很明顯的。這種情況的后果就是螺紋連接件的表面會(huì)局部發(fā)生有害的腐蝕。本發(fā)明防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。
在本發(fā)明所述管道系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例中，管狀聯(lián)接元件主要由易腐蝕金屬制成，其表面襯由抗腐蝕材料加襯。其優(yōu)點(diǎn)是，這種管狀聯(lián)接元件的大部分可以用成本低的金屬制成。
美國(guó)專(zhuān)利6,042,153所公開(kāi)系統(tǒng)的第二個(gè)缺點(diǎn)是，所述連接的抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低。對(duì)于已知系統(tǒng)來(lái)講，它具有圓錐型螺紋，管壁的厚度向其端部逐漸減小，從而其結(jié)果就是連接的強(qiáng)度降低。而且，螺紋的存在對(duì)材料的強(qiáng)度具有負(fù)面效果。因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種具有高抗拉強(qiáng)度的管道系統(tǒng)。
在本發(fā)明所述管道系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例中，管狀聯(lián)接元件從頭到尾整體由抗腐蝕金屬制成，并且該抗腐蝕金屬最好具有高于易腐蝕金屬的抗拉強(qiáng)度。該實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其易于生產(chǎn)。
優(yōu)選地，每個(gè)管狀聯(lián)接元件在一個(gè)垂直于管狀元件軸線(xiàn)的基本平的平面內(nèi)連接到管狀元件和內(nèi)襯的共同端部上，該管狀元件和內(nèi)襯通過(guò)對(duì)接焊、鍛焊、銅焊、不定向連接或擴(kuò)散結(jié)合，以及類(lèi)似方法連接在一起。管狀元件和其內(nèi)襯可以用一種簡(jiǎn)單的方式切割成需要的尺寸，例如，在此之后，管狀聯(lián)接元件可以同樣用簡(jiǎn)單的方式焊接到管狀元件的平端面上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，連接件的螺紋用抗腐蝕材料作內(nèi)襯。在另一個(gè)實(shí)施例中，連接件整體由抗腐蝕材料制成。
連接件的螺紋最好是內(nèi)螺紋，而管道的螺紋最好是外螺紋。另外，螺紋最好是圓錐螺紋，或者螺紋的直徑逐漸向管道端部減小。
而且，連接件最好在中央具有一個(gè)環(huán)形止擋件(stop)，管道的端部旋擰抵頂在止擋件上，從而可以防止泄漏并且管道螺紋連接進(jìn)入連接件的深度可以明確確定。
本發(fā)明還涉及一種制造管道系統(tǒng)的方法，其中，所需長(zhǎng)度的管狀元件由基本易腐蝕金屬制成并帶有抗腐蝕材料制成的內(nèi)襯，此后，管狀聯(lián)接元件被連接到所述管狀元件和所述內(nèi)襯的端部，該管狀聯(lián)接元件具有螺紋并且管狀聯(lián)接元件的內(nèi)表面和螺紋表面由抗腐蝕材料制成，其中，管狀元件在一個(gè)基本垂直于管狀元件縱軸的平面上連接到螺紋管狀聯(lián)接元件上，并且內(nèi)襯在所述平面上或相鄰于所述平面連接到聯(lián)結(jié)元件上。
本發(fā)明現(xiàn)在將通過(guò)附圖所示的示范性實(shí)施例作出更詳細(xì)的解釋?zhuān)诖送徊糠钟猛瑯拥母綀D標(biāo)記表示，并且在此附

圖1是本發(fā)明所述管道系統(tǒng)的第一實(shí)施例的縱向剖面圖。
附圖2是本發(fā)明所述管道系統(tǒng)的第二實(shí)施例的縱向剖面圖。
根據(jù)附圖1，管道系統(tǒng)包括兩個(gè)相同的管道，這兩個(gè)管道具有管狀元件1、內(nèi)襯3和在兩端的管狀聯(lián)接元件4，并且這兩個(gè)管道通過(guò)連接件2連接在一起。
管狀元件1由一種低成本的易腐蝕材料，如碳鋼制成，并且該管狀元件具有由比如22鉻合金(22 Cralloy)這樣的抗腐蝕材料制成的內(nèi)襯3。然而，內(nèi)襯3也可以用塑料材料制成。
管狀元件1可以用一種簡(jiǎn)單的方式成型，例如通過(guò)在基本垂直于管狀元件1的縱軸12的平面10和11上切割。隨后，管狀聯(lián)接元件4通過(guò)例如對(duì)接焊和/或鍛焊連接到管狀元件1和內(nèi)襯3的端部。管狀聯(lián)接元件4由大塊的抗腐蝕金屬制成，例如前述的22鉻合金。管狀聯(lián)接元件4在外部具有圓錐型外螺紋5。由于整個(gè)管狀聯(lián)接元件4由抗腐蝕金屬制成，因此螺紋5的整個(gè)表面上也是由抗腐蝕材料制成的。然而，另一種選擇是，只在螺紋5的整個(gè)表面上涂覆一層抗腐蝕內(nèi)襯，例如一種特氟隆(Teflon)(PTFE)內(nèi)襯，同時(shí)管狀聯(lián)接元件4的其余部分可以由一種低成本的易腐蝕金屬制成。
連接件2由用大塊抗腐蝕金屬，如前述的22鉻合金制成的基本為圓柱狀的套筒所組成。連接件具有內(nèi)螺紋6。而且，連接件在中央具有一個(gè)環(huán)形止擋件7，管道1的連接端4旋擰抵頂在該環(huán)形止擋件上，從而可以盡可能地防止液體從管道系統(tǒng)中泄漏。連接端4的配合端部表面8與止擋件7成斜面配合以加強(qiáng)它們之間的密封作用。同樣在這種情況下，所示的連接件2整體由抗腐蝕金屬制成，但是另一種選擇是只有螺紋表面具有抗腐蝕內(nèi)襯，而連接件2的其余部分由廉價(jià)的易腐蝕金屬制成。
連接件2的內(nèi)螺紋6可以是同方向(左手/左手或右手/右手)或反方向(左手/右手)。如果是后者，不用旋轉(zhuǎn)兩個(gè)管道1而只旋轉(zhuǎn)連接件2就可將管道連接在一起。如果是那樣的話(huà)，連接件的兩個(gè)連接端部4上的螺紋也必須是反方向的。
附圖2示出了一個(gè)類(lèi)似的管道系統(tǒng)，其中，前述的連接件2沒(méi)有用于實(shí)現(xiàn)連接。該系統(tǒng)具有兩個(gè)帶有內(nèi)襯3的管狀元件1，它們用前述的方式通過(guò)兩個(gè)不同的抗腐蝕管狀聯(lián)接元件(4，4’)連接，其中一個(gè)為外聯(lián)結(jié)元件，另一個(gè)為內(nèi)聯(lián)結(jié)元件。最好是，一個(gè)管狀元件1與兩個(gè)不同的聯(lián)結(jié)元件(4，4’)連接，這樣每個(gè)管道均可螺接到每個(gè)其它的管道中?？蛇x擇地，一個(gè)管道可以具有兩個(gè)外聯(lián)結(jié)元件(4)，另一個(gè)管道具有兩個(gè)內(nèi)聯(lián)結(jié)元件(4’)。
在附圖2所示的管道系統(tǒng)中，管狀元件1和內(nèi)襯3在基本垂直于管狀元件的縱軸12的表面10和11上被切割，并通過(guò)簡(jiǎn)單的鍛焊操作將其對(duì)接焊到聯(lián)結(jié)元件(4，4’)上。這樣，帶有襯里的管狀元件1可以被制造成較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，然后再切成需要的長(zhǎng)度。于是聯(lián)結(jié)元件(4，4)可以容易地通過(guò)一單程對(duì)接焊操作(a single trip butt operation)焊接到管道1和內(nèi)襯3的端部上。
權(quán)利要求
1.一種用于輸送腐蝕性流體，如原油或天然氣的管道系統(tǒng)，該管道系統(tǒng)具有至少一個(gè)基本由易腐蝕金屬制成的管狀元件(1)，所述管狀元件帶有抗腐蝕材料制成的內(nèi)襯(3)，管狀元件(1)和內(nèi)襯(3)連接到一個(gè)螺紋管狀聯(lián)接元件(4)上，該管狀聯(lián)接元件有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)由抗腐蝕材料制成的螺紋(5)，其中管狀元件(1)在平面(10，11)內(nèi)連接到螺紋管狀聯(lián)接元件(4)上，該平面基本垂直于管狀元件(1)的縱軸(12)，其特征在于，內(nèi)襯(3)在所述平面(10，11)內(nèi)或鄰近于所述平面連接到聯(lián)結(jié)元件(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道系統(tǒng)，該管道系統(tǒng)具有至少兩個(gè)基本由易腐蝕金屬制成的圓柱形管狀元件(1)，所述管狀元件帶有一個(gè)由抗腐蝕材料制成的內(nèi)襯(3)，管狀元件(1)在靠近兩端處連接到一個(gè)螺紋管狀聯(lián)接元件(4)；還具有至少一個(gè)連接件(2)，該連接件在兩側(cè)具有內(nèi)螺紋(6)，該內(nèi)螺紋(6)能與所述管狀聯(lián)接元件(4)上的外螺紋(5)相配合，其特征在于，內(nèi)襯(3)、管狀聯(lián)接元件(4)的內(nèi)表面、連接件(2)的螺紋(6)的表面以及螺紋管狀聯(lián)接元件(4)的表面由抗腐蝕金屬制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)管狀聯(lián)接元件(4)主要由易腐蝕金屬制成，并具有用抗腐蝕材料作內(nèi)襯的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)管狀聯(lián)接元件(4)完全由抗腐蝕金屬制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管道系統(tǒng)，其特征在于，所述抗腐蝕金屬具有比所述易腐蝕金屬大的拉伸強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的管道系統(tǒng)，其特征在于，在基本上垂直于管狀元件(1)的縱軸(10)的平面(10，11)內(nèi)，通過(guò)對(duì)接焊、鍛焊、銅焊、不定向連接或擴(kuò)散結(jié)合的方式，管狀聯(lián)接元件(4)連接到管狀元件(1)和內(nèi)襯(3)的共同端上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，其特征在于，連接件(2)完全由抗腐蝕金屬制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任意一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，其特征在于，連接件(2)包括一個(gè)在中央處的環(huán)形止擋件(7)，管狀聯(lián)接元件(4)的端部抵著該支擋銷(xiāo)旋擰。
9.一種制造用于輸送腐蝕性流體的管道系統(tǒng)的方法，其中，所需長(zhǎng)度的管狀元件(1)由基本易腐蝕金屬制成，并具有由抗腐蝕材料制成的內(nèi)襯(3)，然后，管狀聯(lián)接元件(4)連接到所述管狀元件(1)和所述內(nèi)襯(3)的端部，從而管狀元件(1)在平面(10，11)上連接到螺紋管狀聯(lián)接元件(4)上，該平面基本上垂直于管狀元件(1)的縱軸(12)，其中，該管狀聯(lián)接元件具有螺紋(5)，并且該管狀聯(lián)接元件的內(nèi)表面和螺紋(5)的表面由抗腐蝕材料制成，其特征在于，內(nèi)襯(3)在所述平面(10，11)上或相鄰于所述平面連接到聯(lián)結(jié)元件(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，管狀元件(1)和內(nèi)襯(3)的端部在所述平面(10，11)內(nèi)，通過(guò)對(duì)接焊、鍛焊、銅焊、不定向連接或擴(kuò)散結(jié)合連接到每個(gè)聯(lián)結(jié)元件(4)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，在管狀元件(1)具有抗腐蝕內(nèi)襯(3)之后，帶有內(nèi)襯的管狀元件(1)被切割成預(yù)定的長(zhǎng)度，從而在所述垂直平面(10，11)上形成一個(gè)平端面，帶有內(nèi)襯的管狀元件(1)的所述平端面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)接焊操作連接到聯(lián)結(jié)元件(4)的平端面上。
全文摘要
一種用于輸送腐蝕性流體，如原油或天然氣的管道系統(tǒng)，包括易腐蝕的管狀元件(1)，該管狀元件(1)涂覆有抗腐蝕的內(nèi)部襯里(3)。該管狀元件(1)和內(nèi)襯(3)在基本上垂直于管狀元件(1)縱軸(12)的平面(10，11)上具有一個(gè)平端面，該平端面連接到螺紋管狀聯(lián)接元件(4)的平端面上，該管狀聯(lián)接元件具有抗腐蝕的內(nèi)表面和螺紋(5)。該涂覆有抗腐蝕內(nèi)襯(3)的易腐蝕管狀元件(1)可以制造成較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，然后再被分割成所需長(zhǎng)度，從而，每個(gè)聯(lián)結(jié)元件(4)可以通過(guò)單程對(duì)接焊操作焊接到所述管狀元件(1)和內(nèi)襯(3)的平端面上。
文檔編號(hào)E21B17/042GK1639497SQ03805054
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月1日
發(fā)明者安東尼·T·科爾 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司