[发明专利]具有优良的可变机械性能的盘管以及通过连续热处理生产这种管的方法

说明书

相关申请的引用

本申请要求2011年1月25日提交的美国临时申请No.61/436,156的权益，该临时申请的所有内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明的几种实施方案都涉及盘管及热处理盘管的方法。所述实施方案还涉及沿着所述盘管的长度方向具有特定或可变性能的盘管。

背景技术

盘管是卷曲在卷轴上的长度连续的管，随后当执行作业比如在井眼中使用时，该管将被展开。盘管可以由各种钢制成，比如不锈钢或碳钢。盘管的外径比如在约1英于至约5英于之间，壁厚在约0.080英于至约0.300英于之间，长度可达约50,000英尺。例如，通常的长度是约15,000英尺，但是长度可以在约10,000英尺到约40,000之间。

盘管可以这样生产，连接平金属条以得到长度连续的平金属，该平金属可以送入制管厂的成形及焊接生产线(例如，ERW，激光或其它)，在此生产线上，平金属条沿其长度被焊接以得到长度连续的管子，在管子退出焊接生产线后，被卷曲在卷轴上。在一些情况下，连接在一起的金属条具有不同厚度，在这种状况下得到的盘管被称为“有锥度的盘管”，由于得到的管子的壁厚是变化的，该连续管具有变化的内径。

生产盘管的另一方案是，它包括对外径不等于最终外径的管子进行连续热轧(比如，US6527056B2公开了一种生产盘管管柱的方法，其中在管柱的部分长度上外径是连续变化或几乎是连续变化的，WO2006/078768公开了一种方法，其中退出制管厂的管子引入到锻造工艺中，在该工艺下盘管的外径减少了蓄意过大的盘管外径，而成为额定外径或目标外径，而EP0788850描述了一种钢管减径装置的例子，前述每个专利中描述这样的管子的所有内容通过引用在此并入本申请)。

前述这些方法能够得到具有稳定性能的盘管，因为所述管子是用同一材料连续经过同一工艺进行生产的。因此，生产得到的管子的最终设计(比如尺寸和特性)是使用时管子需具备的所有条件的折中。

发明内容

本发明的盘管具有沿长度方向的改善性能和变化性能。在一些实施方案中，盘管可以通过连续动态的热处理工艺(CDHT)进行生产。在性能不恒定的意义上讲，得到的新产品是“复合”管，产生具有独特和最优性能的复合盘管(例如，连续长度的管子，其能够被卷曲到卷轴上，用于运输和展开用途)。连续长度的复合盘管的生产可以这样实施，即通过引导事先生产的这样的产品卷轴进入连续动态的热处理生产线，以产生新的材料微观结构。所述热处理是连续的，是因为管子移动，经过相继的加热工艺和冷却工艺，它是动态的，因为它能够进行修正，以对盘管的不同管节部分作出恒定变化的热处理。

连续盘管可以由更短的平金属条制成，这些金属条首尾相连，形成管子形式，并被缝焊，从而得到用于本发明所述工艺的起始盘管。所述起始盘管之后被导入CDHT工艺。CDHT改变微观结构，于是改善管体、纵向焊缝以及连接平金属条的焊缝之间的性能以及使不均匀的性能达到最小化。

所述热处理变量能够连续调整，以产生不同的机械性能，抗腐蚀性能和/或沿盘管长度方向的微观结构。得到的复合盘管可以具有局部的性能增加或可选择的性能，以允许在更深的深度下工作，局部增加的刚性以使纵向弯曲最小，期望在暴露给更高浓度的腐蚀环境的区域内局部增大抗腐蚀性，或在特定位置具有性能变动的任意修正设计。

性能的这种变化会导致锥度的最小化或减小，改善疲劳寿命、保持更长距离的内径恒定、使条与条之间的不必要焊缝最少、减少重量、改进检测能力、管子容积和容量等。具体地，通过使管子的平均壁厚小于带有锥度的管子的壁厚，能够降低重量，原因是带锥度的管子在一定区域内增加壁厚，比如井顶位置的管节部分。带锥度的管子的外径(OD)通常保持恒定，而管子的内径(ID)发生改变以改变壁厚。例如，管节部分的壁厚的增大能够降低管节部分的ID。因此，没有锥度的管子的ID基本在整个管子上都是一样的。由于具有基本恒定的ID，沿管子整个长度的ID能够进行检测。例如，为了检测ID，可以使用漂浮球。然而，所述漂浮球只能用于检测带锥度的管子的最小ID。另外，流过带锥度的管子的流体流速(例如容积)受管子的最小ID的限制。因此，通过在管子的某些管节部分中不缩小ID而增加壁厚，也能够增加管子的容积和容量。