專利名稱：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。
美國專利6,273,474公開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，管道系統(tǒng)就會受到損壞。
歐洲專利申請0190092公開了一種管道系統(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)元件將兩個管道連接之后才能插入管道中。
美國專利6,041,253公開了另外一個帶襯里的管道系統(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，以及連接會相對較快損壞的現(xiàn)象。而且，連接件的制造相對復(fù)雜。
本發(fā)明的一個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)，并對腐蝕具有一定的抵抗性，從而具有較長的使用壽命。
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，該管狀元件在一個基本垂直于管狀元件軸線的平面上與螺紋聯(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聯(lián)結(jié)元件之間。腐蝕性流體可以穿過美國專利6,042,153和6,273,474中所公開系統(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。
美國專利6,042,153所公開系統(tǒng)的第二個缺點(diǎn)是，所述連接的抗拉強(qiáng)度相對較低。對于已知系統(tǒng)來講，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，螺紋的存在對材料的強(qiáng)度具有負(fù)面效果。因此，本發(fā)明的另一個目的是，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)施例的另一個優(yōu)點(diǎn)是其易于生產(chǎn)。
優(yōu)選地，每個管狀聯(lián)接元件在一個垂直于管狀元件軸線的基本平的平面內(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)襯通過對接焊、鍛焊、銅焊、不定向連接或擴(kuò)散結(jié)合，以及類似方法連接在一起。管狀元件和其內(nèi)襯可以用一種簡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單的方式焊接到管狀元件的平端面上。
在另一個實(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)在將通過附圖所示的示范性實(shí)施例作出更詳細(xì)的解釋，在此同一部分用同樣的附圖標(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)包括兩個相同的管道，這兩個管道具有管狀元件1、內(nèi)襯3和在兩端的管狀聯(lián)接元件4，并且這兩個管道通過連接件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可以用一種簡單的方式成型，例如通過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通過例如對接焊和/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。由于整個管狀聯(lián)接元件4由抗腐蝕金屬制成，因此螺紋5的整個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，連接件的兩個連接端部4上的螺紋也必須是反方向的。
附圖2示出了一個類似的管道系統(tǒng)，其中，前述的連接件2沒有用于實(shí)現(xiàn)連接。該系統(tǒng)具有兩個帶有內(nèi)襯3的管狀元件1，它們用前述的方式通過兩個不同的抗腐蝕管狀聯(lián)接元件(4，4’)連接，其中一個為外聯(lián)結(jié)元件，另一個為內(nèi)聯(lián)結(jié)元件。最好是，一個管狀元件1與兩個不同的聯(lián)結(jié)元件(4，4’)連接，這樣每個管道均可螺接到每個其它的管道中。可選擇地，一個管道可以具有兩個外聯(lián)結(jié)元件(4)，另一個管道具有兩個內(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，并通過簡單的鍛焊操作將其對接焊到聯(lián)結(jié)元件(4，4’)上。這樣，帶有襯里的管狀元件1可以被制造成較長的長度，然后再切成需要的長度。于是聯(lián)結(jié)元件(4，4)可以容易地通過一單程對接焊操作(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)連接到一個螺紋管狀聯(lián)接元件(4)上，該管狀聯(lián)接元件有一個內(nèi)表面和一個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螺紋管狀聯(lián)接元件(4)；還具有至少一個連接件(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)，通過對接焊、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)，通過對接焊、鍛焊、銅焊、不定向連接或擴(kuò)散結(jié)合連接到每個聯(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)定的長度，從而在所述垂直平面(10，11)上形成一個平端面，帶有內(nèi)襯的管狀元件(1)的所述平端面通過一個簡單的對接焊操作連接到聯(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)可以制造成較長的長度，然后再被分割成所需長度，從而，每個聯(lián)結(jié)元件(4)可以通過單程對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E21B17/042GK1639497SQ03805054
公開日2005年7月13日 申請日期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 申請人:國際殼牌研究有限公司