中国专利：一种油田井下用高压玻璃钢管接头
一、技术背景与发展需求
玻璃钢管道在石油和天然气行业中的应用始于上世纪50年代，尤其在高压环境中展现出显著优势。以美国为代表的发达国家，最早引入纤维缠绕玻璃钢高压管技术并逐步推广。然而，我国油田长期依赖传统钢制管道，由于腐蚀性流体的侵蚀，这些管道的使用寿命仅为3～5年。相比之下，玻璃钢管道凭借耐腐蚀性、较长的使用寿命（15～20年）以及优越的力学性能，成为油田井下管道的理想替代选择。
尽管如此，高压玻璃钢管技术在当前的应用中仍存在诸多技术瓶颈，尤其是玻璃钢与金属接头的界面粘接问题、内外压力的不稳定性、外径与套管配合的严格要求以及复杂的成型工艺。为了解决这些问题，本发明提出了一种新型的油田井下用高压玻璃钢管接头。
二、发明的技术特点
本发明的目标是设计一种高性能、耐腐蚀、结构简单的高压玻璃钢管接头，能够满足深井（2000～7000m）的抽油和注水要求。该接头具有以下特点：
- 优越的承压性能：能够同时承受35MPa的内压和15MPa的外压。
- 抗拉强度高：轴向拉伸强度达600～1000KN。
- 耐高温性能：适用于100℃环境。
- 耐腐蚀性强：适合含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质的工况。
三、技术方案与结构设计
该接头的核心结构包括以下部分：
- 玻璃钢中间体：由内衬层、内防渗层、外防渗层和结构层构成，确保管体的整体强度、密封性能及抗渗性。
- 玻璃钢接头：位于管道两端，与玻璃钢中间体连接，保证密封性能。
- 嵌入式金属接头：钢管嵌入玻璃钢接头部分，并设计有连接凸起，增加了与玻璃钢之间的粘接强度和结构稳定性。
具体设计解决了以下关键问题：
- 玻璃钢与金属接头的界面粘接问题：采用销钉型嵌入式金属接头设计，通过内衬材料的高延伸率特性缓解变形差异，提高界面粘接强度。
- 内外压不稳定：设计了高强度、高密封性能的内衬材料，以防止因压力波动引起的管体渗漏。
- 结构刚度与抗失稳性：通过优化刚度系数，确保在高压和高温条件下的稳定性。
- 成型工艺改进：采用连续缠绕技术，实现玻璃钢管体和钢质接头的一体化成型，提升整体可靠性。
四、实现方式
在具体实施中，该接头的生产采用以下工艺步骤：
- 选材：优选高强度环氧树脂、纤维增强材料及高延展性的内衬材料。
- 缠绕工艺：结合计算机辅助设计，优化接头落纱位置和缠绕角度，以实现结构的连续性和一致性。
- 钢质接头嵌入：通过模具压制和热固化工艺，将嵌入式金属接头与玻璃钢管体连接，确保界面性能。
- 压力测试：成品需通过静水压测试和疲劳循环测试，验证其承压能力和耐久性。
五、性能优势及应用前景
与传统技术相比，该高压玻璃钢管接头在多个方面展现出显著优势：
- 性能全面优化：其强度、刚度、耐压、耐温等性能均满足深井工况需求，适用于抽油、注水、绝缘等多种用途。
- 使用寿命延长：耐腐蚀性能提升显著，使用寿命较钢管延长4～5倍，降低了更换频率和运营成本。
- 易于装井：优化的外径设计使其更适合套管内部空间，有效提升了安装效率。
六、发展潜力
本发明的玻璃钢管接头技术为油田深井开采提供了一种可靠、经济的解决方案。未来，在材料科学和制造技术进一步进步的背景下，可进一步提升接头的抗冲击能力、智能检测功能和适用温度范围。这项技术也可推广至天然气输送、地热井和化工管道领域，助力节能减排和绿色生产目标的实现。
七、结语
通过创新设计和工艺优化，本发明有效解决了玻璃钢管接头在高压、复杂环境中的应用难题，为玻璃钢井下油管在深井中的可靠使用奠定了坚实基础。随着该技术的推广，未来油田管道的安全性、经济性将得到显著提升。
引用文章：https://patents.google.com/patent/CN202157754U/zh