[发明专利]一种高抗硫井控设备及其焊接技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种在石油、天然气钻探中使用的高抗硫井控设备及其焊接技术。

背景技术

随着石油勘探的深入，越来越多含有硫化氢的油气井得以发现，硫化氢带来的腐蚀，会导致井控设备失效，从而给生产、安全带来诸多问题，造成数额巨大的经济损失及人员伤亡，带来极其不良的影响。而井控设备的内腔最容易受钻井过程中高浓度硫化氢等腐蚀介质的影响，被严重腐蚀，甚至造成本体的开裂和脆断，出现严重安全事故。故研制高抗硫的井控设备就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高抗硫井控设备及其焊接技术，通过使用高抗硫材料的零配件；配合使用深孔内壁堆焊、单面焊双面成型焊接技术及异种材料焊接技术，来改善井控设备内腔的耐磨、耐腐蚀、耐高低温、高抗硫能力，以延长其使用寿命。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种高抗硫井控设备及其焊接技术；其中所述高抗硫井控设备，包含：

升高短接、环形防喷器、双闸板防喷器、四通、单闸板防喷器及另一个四通，其自上而下依次连接构成了该井控设备的纵向通径；

还包含若干液动平板阀，分别设置在双闸板防喷器或单闸板防喷器，与其下方对应设置的四通的横向通径之间；

还包含若干组相连接的内放喷管线及手动平板阀，其中一些组合横向布置，与所述若干液动平板阀对应连接；另一些组合纵向布置，并与横向布置的组合对应连接，从而使所述两个四通的横向通径由该些内放喷管线及手动平板阀的组合连通；

其中，所述内放喷管线，进一步包含：在两端相对设置的两个焊接法兰体，以及在所述两个焊接法兰体之间与之对接的管体；所述焊接法兰体由中碳调质钢制成；所述管体是镍基合金管。

所述焊接法兰体的内壁，通过深孔内壁堆焊形成了一定厚度的高镍基成分合金；所述管体，是通过单面焊双面成型焊接技术以及异种材料焊接技术，形成其与所述两个焊接法兰体的对接。

所述井控设备的若干部件上，会与腐蚀性介质接触的内壁位置，分别通过深孔内壁堆焊形成了一定厚度的高镍基成分合金；所述若干部件包含升高短接、环形防喷器、双闸板防喷器、若干四通、单闸板防喷器、若干液动平板阀及若干手动平板阀。

所述井控设备的相邻部件之间，使用了825不锈钢或类似的高抗硫材料制成的垫环；并在设备内部使用了氢化丁腈橡胶或类似的高抗硫材料制成的橡胶密封件。

所述井控设备的相邻部件，由若干连接螺栓和连接螺母来固定连接；其中，所述连接螺栓为经过热处理的低硬度高强度螺栓，其表面还有镍磷镀层。

所述高抗硫井控设备的焊接技术中，对于其中内放喷管线的焊接方法，包含以下步骤：

步骤1、对位于内放喷管线两端、由中碳调质钢制成的焊接法兰体的内壁，分别通过深孔内壁堆焊形成一定厚度的高镍基成分合金；

步骤2、配合使用单面焊双面成型焊接技术以及异种材料焊接技术，来实现对两端中碳调质钢的所述焊接法兰体，与中间镍基合金的所述管体的对接焊。

步骤1进一步包含：

步骤1.1、对所述焊接法兰体粗加工后调质处理，再进行焊前机加工处理；

步骤1.2、焊前编制焊接工艺评定记录（PQR）、焊接工艺规定（WPS）以及相应的焊接工艺，以确保焊接质量；

步骤1.3、将高镍基成分合金焊丝用全自动TIG热丝堆焊设备，在高纯度氩气、特定电压及特定电流的环境下，在所述焊接法兰体的内壁堆焊一定厚度；优选的，堆焊是在15~20V电压及180~240A电流的环境下进行；

步骤1.4、利用特定刀具，加工焊接法兰体的内壁及垫环槽，并使加工后的焊层厚度符合相关的抗硫规范，并达到设计尺寸及光洁度；

步骤1.5、内腔表面通过无损检测（PT），若有缺陷则在补焊后重新机加工。

步骤2进一步包含：

步骤2.1、将加工好坡口的焊接法兰体与管体配对，进行对接焊准备；

步骤2.2、采用全手工氩弧焊，在基层焊缝先用第一镍基成分的焊条打底；填充层采用第二镍基成分的焊条；最后盖面层采用第三镍基成分的焊条进行；

优选的，分别在基层采用inconel625焊条、填充层采用inconel718焊条、盖面层采用inconel718焊条进行焊接；

步骤2.3、使各焊层完全溶合，在无损检测合格后，机加工到设计尺寸及光洁度，使内壁符合相关的抗硫规范。