[发明专利]复合材料油管的连接结构

说明书

本发明属于油管设计技术领域，具体为一种复合材料油管的连接结构，包括：2个内壁和外壁分别设有第一内螺纹和第一外螺纹的胶接管，2个由复合材料预浸料铺放成预成型体后一体热压固化而得的油管本体，以及对接卡箍，油管本体的两端外壁通过热压固化一体成型有与第一内螺纹相配合的第二外螺纹，胶接管与油管本体一一对应螺纹连接且螺纹连接处预先涂敷有结构胶。对接卡箍的内壁沿轴向的两侧分别设有与第一外螺纹相配合的第二内螺纹。本发明提供的复合材料油管的连接结构，可保证足够的连接强度，适用于超深井，环境温度至少190℃，注油压力至少100MPa开采条件下的石油输送。

技术领域

本发明涉及油管设计技术领域，具体涉及一种复合材料油管的连接结构。

背景技术

用于开采石油的油井装置包含油管、套管、抽油杆、接箍等。随着石油的进一步开采，开采难度越来越大。如开采深度从3000米升到7000～8000米，环境温度也上升到190℃，注油压力提升到100MPa等。因此，对油井装置，特别是用于直接输送石油的油管的要求越来越高，如耐腐蚀、免维护、轻量化、抗高强度等。复合材料因其具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀性好等一系列优点，在石油行业得到越来越广泛的关注。其中，连接技术是复合材料应用于油管的关键技术。

目前金属油管的连接方法，是将油管设计成外螺纹，通过对接卡箍的内螺纹进行螺纹连接。复合材料连接无法直接沿用，这主要因为复合材料加工螺纹后，会破坏纤维的连续性，大大降低复合材料管的力学性能。并且复合材料管表层树脂脆性大，加工时容易成块脱落。目前复合材料连接方法主要包含机械连接和胶接的方法。机械连接，包括螺栓连接、插销连接、对插连接、法兰连接和卡箍连接等，这些连接方法会增加油管的整体内外径，无法满足油管外层的套管安装和油管内侧的抽油杆的活动。而一般的胶接，是通过将复合材料管塞入对接卡箍，在连接部分涂抹结构胶进行胶接。这种方式存在如下问题：1)胶接面积的限制，导致胶接处的力学性能不高。2)由于制造、传输、安装过程中的膨胀，会导致结构胶破碎进而影响力学性能；3)胶接的复合材料管无法更换，出现故障需要更换胶接在一起的所有复合材料管，增大维护成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的不足，提出一种复合材料油管的连接结构。在性能上，满足以下要求：1)足够的连接强度且适用于较大的石油开采深度；2)结构简洁，满足尺寸限制要求；3)满足可单管替换的要求；4)制造方法简便可行。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

一种复合材料油管的连接结构，包括：

2个胶接管，其内壁和外壁分别设有第一内螺纹和第一外螺纹；

2个油管本体，油管本体由复合材料预浸料铺放成预成型体后一体热压固化而得，包括非连接区和2个分别连接在非连接区轴向两端的连接区，2个连接区的外壁通过热压固化一体成型有与第一内螺纹相配合的第二外螺纹；通过相互配合的第一内螺纹和第二外螺纹，胶接管与油管本体一一对应螺纹连接，具体连接方法包括：先将油管本体预热，再在连接区的外表面涂敷结构胶，预热温度不超过结构胶的凝胶点，结构胶涂敷厚度不低于2/3的第二外螺纹高度，随后连接区与胶接管螺纹连接，再经热压固化；

对接卡箍，对接卡箍的内壁沿轴向的两侧分别设有与第一外螺纹相配合的第二内螺纹，对接卡箍通过相互配合的第一外螺纹和第二内螺纹与2个已和油管本体连接固定的胶接管螺纹连接。

进一步的，油管本体的连接区厚度设计为非连接区厚度的80％～100％。

进一步的，胶接管的第一内螺纹区域设计斜度，斜度≤d/2L，其中d为油管本体的非连接区的壁厚，L为胶结管的长度，油管本体的连接区设计与之匹配的斜度以保证正常施压。

进一步的，油管本体通过如下方法成型制得，具体包括如下步骤：