[發明專利]深海石油鉆采設備用高性能鈦連接密封環及加工方法

有效

• 申請號: 201510586413.7
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105156672B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 孫子城;孫敏;王武坤
• 申請（專利權）人: 寶雞市渭濱區怡鑫金屬加工廠
• 主分類號: E21B33/00
• 分類號: E21B33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，涉及鈦金屬加工，具體涉及一種深海石油鉆采設備用高性能鈦連接密封環及其加工方法。

背景技術

從最近十幾年來全球大型油氣田的發現情況看，60％～70％的新增石油儲量均源自海洋，其中深海中發現的儲量大概占45％～50％。因此，深海已成為全世界油氣田儲量接替的主要區域。單以深海來看，全世界的深海油氣儲量超過2000億噸，其中石油占到60％～70％，天然氣占到10％～20％。因此人類已經將目標從近海投向遠海，然而深?？碧脚c開采技術需要挑戰人類科技的極限，各國開始爭奪深海油氣資源，我國也將目光瞄準深海油氣田的開發。深海油氣田的鉆采開發需要大量高精尖的深水作業裝備，但我國目前的裝備水平還比較低。在深海鉆探開采油氣，即使有萬分之一的事故概率，受深海地質條件的限制，以人為的力量很難在短時間內尋找到最有效的解決途徑。因此，深海石油的鉆探、開采或輸送設備(簡稱“鉆采設備”)的工作環境嚴酷，其長壽命，高可靠性尤其重要。

目前，在石油鉆采行業中，深海石油鉆采設備大多采用鋼制(包括不銹鋼)的法蘭盤對接并用螺栓連接或采用復雜的連接組件(簡稱“組件”)來連接兩段輸油管道，其安裝或更換維護工作繁瑣，安裝后組件的內應力不均勻。因此，鋼制的組件通常在1000m～3000m深海里使用時，由于耐海水腐蝕能力差，存在著使用壽命短的缺點，易誘發斷裂、破損漏油或設備無法工作的事故。如果鋼制連接密封組件發生腐蝕就必須更換或維修，而鉆采設備處于深海往往不易維修或更換，所以隨著深海石油鉆采向更深深度發展，特別是在深于3000m深海使用時，鋼制連接密封組件已很難滿足深海石油鉆采的需要。

發明內容

鈦金屬則因其密度小、強度高、比強度大和熱膨脹系數小、耐腐蝕、高溫和低溫性能好等優點。如果利用其優點，設計結構相對簡單的鈦或鈦合金密封連接環(簡稱“鈦連接密封環”)并經過特殊的加工工藝處理提高其性能指標，來替代鋼制連接密封組件，有效克服上述缺點，實現深海石油鉆采設備長壽命、耐高壓、耐海水腐蝕和易維護的需要。因此，本發明提供了一種鈦連接密封環和對其進行加工的工藝方法，現表述如下。

一、本發明提供了一種深海石油鉆采設備用的鈦連接密封環，其具有內螺紋可連接兩段輸油管，也可在其它設備上使用。它能滿足1000m～3000m深或更深的深海使用，可提高鉆采設備的使用壽命和開采效率，也可避免腐蝕破損漏油對海洋環境的污染。本發明采用的具體技術方案如下。

一種深海石油鉆采設備用高性能鈦連接密封環，包括環體(1)，其外形為圓環狀，內部為中心孔，其特征在于：沿所述環體(1)的外圓表面圓周方向依次具有圓環狀的凸臺(2)、平臺(3)、斜端面(4)和平端面(6)。

進一步的，所述中心孔的內圓周表面(5)具有內螺紋(7)。

再進一步的，所述凸臺(2)將所述環體(1)外圓表面均分成兩部分；所述凸臺(2)、平臺(3)和斜端面(4)的軸向寬度比為3∶2∶4；所述凸臺(2)截面呈矩形。

再進一步的，所述環體(1)的內圓周半徑(R1)為223.5mm；所述斜端面(4)的第一外圓周半徑(R2)為250mm、第二外圓周半徑(R3)為284mm；所述凸臺(2)的外圓周半徑(R4)為300mm；所述環體(1)的軸向寬度(L)為150mm、所述凸臺(2)的軸向寬度(N)為30mm、所述平臺(3)的軸向寬度為20mm、所述斜端面(4)的軸向寬度為40mm。

進一步的，材料為鈦或鈦合金。

與現有技術比，本發明的技術效果是：

首先，鈦連接密封環的結構設計可保證在安裝使用過程中的內應力分布均勻，其結構相對簡單，安裝、更換或維護也簡易，同時用一個零部件來替代有多個零部件構成的連接組件，其可靠性也會顯著提高；其次，鈦連接密封環在經過熱處理后，其抗拉強度、屈服強度等性能指標，較之普通的鈦制品均大幅度提高。

因此本發明能滿足在深海可靠地使用，可承受巨大的深海壓力和油氣輸送壓力的需要，能實現深海石油鉆采設備長壽命、耐高壓、耐海水腐蝕和易維護的需要。

二、本發明還提供了對上述鈦連接密封環的加工工藝方法，具體內容如下。

一種鈦連接密封環的加工方法，其特征在于，包括海綿鈦備料、真空熔煉鈦錠、鍛壓開方、加熱鍛造、熱處理和機加工的步驟，具體為：

(a)所述海綿鈦備料的步驟，是選用購買粒度在0.83mm～25.4mm的海綿鈦進行烘干備用；