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CN206184936U - 用于生产超长管件的装置、制品 - Google Patents

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CN206184936U
CN206184936U CN201620879166.XU CN201620879166U CN206184936U CN 206184936 U CN206184936 U CN 206184936U CN 201620879166 U CN201620879166 U CN 201620879166U CN 206184936 U CN206184936 U CN 206184936U
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J·布尔格
T·寇格斯威尔
H·德里令
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V·桑普尔
J·莱纳
N·拉古纳坦
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Abstract

用于生产超长管件的装置、制品，包括连续生产适用于作为油气井中的盘绕管件的超长无缝铝管件。2XXX铝合金可以与使用来自熔融物的铝的连续铸造/挤压装置一起使用。可以使用其它金属以及来自铸造轮和带或一致性挤压机的连续铸造杆，其被加工以形成空洞然后通过拉拔定尺寸。

Description

用于生产超长管件的装置、制品
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年8月12日提交的、名称为“用于生产超长管件的装置、制品、组分和方法及其使用(Apparatus,Manufacture,Composition and Method For ProducingLong Length Tubing and Uses Thereof)”的美国临时申请No.62/204,204的权益，其通过引用以其全部内容并入本文。
技术领域
本实用新型涉及金属管件，以及用于制备该金属管件的方法和材料。更具体地，本实用新型涉及用于制备例如在石油和天然气钻井、油气提取和维持(maintenance)中应用的具有大长度的管件的材料和方法。
背景技术
用于制备超长管的各种方法和材料是已知的，例如，用于石油和天然气工业中。石油和天然气盘绕管件(oil and gas coiled tubing，CT)已经被界定为任意管状的产品，其被制造为在制造过程中需要缠绕到卷盘上的长度。在使用前，管被储存在卷盘单元上然后在被插入到井眼内进行操作之前被标称地(nominally)拉直。当在使用后从井眼收回时，该管件在不使用的时候被重新盘绕回卷盘单元上。管件直径通常在0.75英寸(in.)到4英寸的范围内，且管件长度超过30000英尺(ft.)的单个卷盘已经投入商业制造。
目前使用的大多数CT以低合金碳钢板材的大盘绕卷开始。起始的板材盘绕卷可能高达55英寸宽和超过24吨重。每一盘绕卷中的板材长度取决于板材厚度且在针对0.087英寸规格的3500英尺到针对 0.250英寸规格的1000英尺的范围之间。为了获得CT应用所需的大的长度，例如30000英尺，板材必须在CT工业被称为“偏差节点(bias joint)”的地方被连续地叠接在一起。然后，板材被滚轧以形成圆形的管状形状，并使用高频感应焊接工艺(High Frequency Induction welding process)(或等同的焊接工艺)进行滚焊(seamwelded)。最终，在被运输至操作位点之前，30000英尺长的连续管件被包裹在大直径卷盘单元上以进行压力测试。
根据传统的无缝管制造工艺来生产无缝管件也是已知的。例如，坯料(billet)在附接至推钢机(ram)的芯棒上被挤压，如在美国专利No.2,819,794,3,411,337,3,455,137和/或3,826,122中所公开的，或用冲孔芯棒(piercing mandrel)来冲孔，如在美国专利No.2,159,123中所公开的。挤压或冲孔可以在随后伴随有拉拔工艺(drawing process)。由于坯料容器的限制以及较低的挤压速率、冲压能力和搬运设备的组合，用于管件制造的大多数工艺的能力被限制为有效地生产超长(即，大于1000英尺)的高强度无缝管件。当期望例如用于CT的无缝管件的长度较长(例如，长于1000英尺)时，使用例如焊接(熔融，固态等)或机械接合的接合技术将具有较短长度的管件接合起来。典型地，接合点显著地削弱了由此产生的CT管，且在许多更具挑战和高价值的应用中限制了其实用性。除了结构性能的降低，这些接合技术中的许多技术还可能不利地影响管件的空间要求(claim)和/或腐蚀性能，这进一步限制了它们的应用。因此，仍然需要用于制备超长管件的替代方法、装置和材料。
实用新型内容
本公开的主题涉及一种用于制备超长管件的方法，包括：提供熔融金属的来源；连续地将所述熔融金属供应至成型装置；将所述熔融金属成型为具有选定长度的加长的管件。
根据另一实施方式，成型的工艺是通过连续挤压实现的。
根据另一实施方式，成型的工艺包括成型实心棒且然后将所述实 心棒成型为中空管。
根据另一实施方式，所述实心棒被通过曼内斯曼(Mannesmann)工艺成型为所述中空管。
根据另一实施方式，所述实心棒被通过一致性(Conform)工艺成型为所述中空管。
根据另一实施方式，所述实心棒具有削弱的中心区域，所述中心区域随后通过拉拔穿过冲模而被加大，所述冲模具有在所述中心区域内的浮动芯轴。
根据另一实施方式，所述熔融金属是铝合金。
根据另一实施方式，所述熔融金属是镁合金。
根据另一实施方式，所述熔融金属是钛合金。
根据另一实施方式，所述熔融金属是钢合金。
根据另一实施方式，进一步包括在成型步骤后改变所述管件的尺寸的步骤。
根据另一实施方式，改变的步骤通过穿过冲模拉拔所述管件来实施。
根据另一实施方式，改变的步骤包括在当所述管件在拉拔步骤期间穿过所述冲模被拉拔时所述管内定位浮动芯轴。
根据另一实施方式，进一步包括通过热轧、冷轧或铣削中的至少一者来机械加工所述管的步骤。
根据另一实施方式，进一步包括通过均质化、固溶热处理或淬火中的至少一者来热处理所述管的步骤。
根据另一实施方式，进一步包括将所述管件盘绕成盘绕卷的步骤。
根据另一实施方式，成型的步骤包括成型加长的板材，然后沿纵向地将所述加长的板材滚轧成管和沿着纵向缝口焊接。
根据另一实施方式，进一步包括将所述加长的板材盘绕成盘绕卷且然后接着在纵向地滚轧和焊接之前将所述加长的板材展开的步骤。
根据另一实施方式，进一步包括在滚轧步骤之前热处理所述加长 的板材的步骤。
根据另一实施方式，超长管件具有管，所述管具有大于1000英尺的长度、沿着其整个长度是无缝的且具有铝合金的材料组分。
根据另一实施方式，所述合金是2xxx系列。
根据另一实施方式，所述铝合金选自如下所述美国铝业协会(AA)注册的合金中的一者：2001、2014、2014A、2214、2015、2015A、2017、2017A、2117、2219、2319、2419、2519、2022、2023、2024、2024A、2124、2224、2224A、2324、2424、2524、2624、2724、2824、2025、2026、2027、2029、2034、2039、2139、2040、2050、2055、2056、2060、2065、2070、2076、2090、2091、2094、2095、2195、2295、2196、2296、2097、2197、2297、2397、2098、2198、2099、2199。
根据另一实施方式，所述管件显示出周期性应变硬化反应。
附图说明
为了对本公开内容更加完整的理解，参考与附图一起结合考虑的示例性实施方式的以下具体描述。
图1是说明进行用于生产根据本申请的一个实施方式的加长管件的方法的工艺流程的示意图；
图2和3是美国专利No.6,712,125中公开的连续铸造装置的剖视图；
图4和5是现有技术管拉拔装置和工艺的概略剖视图；
图6是美国专利No.8,245,553中公开的管膨胀装置和工艺的剖视图；
图7是与美国专利No.2,710,433中所公开的类似的连续杆铸造装置和方法的概略描绘；
图8是美国专利No.361,954中公开的用于由实心构件形成中空构件的一系列工艺步骤和装置；
图9是美国专利No.3,765,216中公开的挤压装置和方法的透视 图；
图10是美国专利No.3,623,535中公开的连续杆铸造装置和方法的概略图；
图11是进给至油气井中的CT的透视图；
图12是对于三种类型钢管件和一种类型铝管件的疲劳损坏循环—压力曲线图；
图13A和13B分别是对于钢和铝合金管件样品的应力—应变曲线图。
具体实施方式
图1示出可以用于生产根据本公开内容的一个实施方式的超长(例如，大于1000英尺)金属管件的系统10。熔融金属12的连续供应(诸如在用于熔融的钢或铝合金的保温炉/储液器中)以在可持续的基础上足以供应随后的加工装置/步骤(14、16等)的速率和体积提供熔融的金属。熔融金属12的供应可以由一个或多个铝熔炼炉或钢熔炉(未示出)的输出而连续地填满。所使用的金属将包括高强度钢、铝、镁、和钛合金。图1的系统10具有用于生产管件的可替换的装置和加工途径。在第一种方法中，从熔融金属12的供应获得的金属通过使用连续挤压/铸造装置/工艺被连续地挤压/铸造14为实心杆或空心管，该连续挤压/铸造装置/工艺在以下美国专利中被描述：标题为“连续压力熔融金属供应系统和方法”的美国专利No.6,536,508、标题为“用于使用熔融铝材高压挤压的装置和方法”的美国专利No.7,934,627、标题为“用于形成连续金属条的连续压力熔融金属供应系统和方法”的美国专利No.6,915,837、标题为“连续压力熔融金属供应系统和方法”的美国专利No.6,712,126、标题为“用于形成连续金属条的连续压力熔融金属供应系统和方法”的美国专利No.6,712,125以及标题为“用于熔融金属供应系统的注射器(injector)”的美国专利No.6,708,752。上述美国专利中的每一个均由本申请的受让人所拥有，其通过引用以它们的全部并入本文，并且在下文可以被共同地称为“美 铝专利”。
图2和3采自所述美铝专利的美国专利No.6,712,125，并且说明了在其中公开的连续铸造/挤压装置114的多个方面，该装置114用泵输送储液器232中的金属234通过冲模(die)306(图2)。可替换地，金属可以在形成实心杆402R或空心管状挤压件/铸造件402T的一个或多个冲模孔412中被泵送到歧管140(图3)。在上述美铝专利中描述的装置将用于熔融的铝或镁合金。如专利No.6,712,125中所描述的，对于钢材，装置114的某些部分可以要求由更高耐热性的材料制成，以在保持钢材熔融所需要的更高温度下运作，更具体地，可能需要诸如氧化锆的稳定的耐火材料。对于钛，该装置的某些部分可能需要甚至更高的承温能力和更低反应性的材料。可能需要诸如钨(可能具有锆涂层)的材料。在中空挤压件(管件14T)以图1的装置/步骤14被生产的实例中，该中空挤压件然后可以被拉拔和成形16(例如，通过穿过用于进行一系列拉拔工艺的一个或多个拉拔冲模)，从而产生所需要的质量、强度和尺寸精度。穿过冲模511对管件514T的连续向下拉拔工艺可以在具有如(图4)中所示的浮动芯棒513和不具有浮动芯棒513(图5)的情况下使用。在具有和不具有内部的浮动芯棒的情况下进行拉拔工艺是本领域中已知的。内部芯棒给出诸如同心度和表面光洁度提高的许多优势。在不具有内部芯棒的情况下进行给出诸如较低运行成本和较低拉拔力的其它优势。最好的工艺依赖于很多性能和商业需求。可能需要内部芯棒、或不需要内部芯棒、或者二者的组合来生产出最好的产品。
如果挤压的(进料的(feed))管14T(图1)需要被扩大，例如，在具有来自杆铸造机的小的中央孔洞或弱化的核心区域的杆的情况下，如以下更加充分地被描述的那样，膨胀芯棒(诸如如图6中所示的和美国专利No.8,245,553中公开的膨胀浮动芯棒)可以被用于膨胀该管。虽然拉拔装置和工艺16(图1)单独可能能够生产所需要的几何形状和材料性质，可能需要一些成直线的(in-line)、热量的和可能机械的工艺18(诸如均质化、固溶化、淬火、热轧、冷轧和铣削) 以产生强度、断裂韧度、抗疲劳度和抗腐蚀性的最优组合。确定尺寸的、连续的且处理过的管件然后可以在卷盘中的卷带轴上被盘绕以储存20和运输。
盘绕管件在盘绕至获得期望的材料性质之后(例如，在成批热处理19中)可以可选择地被热加工。
在所述美铝专利中公开的装置和方法可以用于生产实心的挤压或铸造杆14R(图1)、402R(图3)而不是管件，并且这种杆14R、402R可以进一步被加工以形成中空的管件，如下文所述。实心杆14R的另一来源是在来自诸如Properzi、Lenaeus和Hazelett的发明人的美国专利号US2710433、US2865067、US3623535、US378542中公开的装置和方法，这些专利通过引用以其全部并入本文并且公开了用于通过熔融铝从铸造轮(casting wheel)之上的漏斗流出来连续铸造金属棒或杆的装置和方法。图7概略地示出如美国专利No.2,710,433中所描述的用于连续铸造杆14R的连续杆铸造机610。该连续铸造机610具有带有降液管614的上漏斗612，该上漏斗612用于容纳和分配熔融的铝金属。分配的铝被接收到具有将铝引导到铸造轮620上的浇注槽618的下漏斗616中。铸造轮620由模具注油器622加油。沉积在铸造轮上的铝通过被水箱626冷却的连续带624而被紧靠铸造轮620的表面压制和成形，固化并冷却沉积在铸造轮620上的熔融铝。带注油器628将油喷洒到带624上。这种生产金属杆的装置和方法(即，连续杆铸造(图1))也可以代替由以上通过引用并入的美铝专利所提供的连续杆挤压/铸造14而被使用。且不论连续金属杆的来源，(14或21)杆14R必须形成为管子形状，即，提供有内部空洞以产生连续的管件产品14T。在一种方法中，如美国专利No.361,954中所描述的曼内斯曼轧管法(Mannesmann process)可以用于在杆中产生连续的中央孔洞以形成连续管。这种曼内斯曼轧管法以图8的步骤A-F被说明，其中，杆14R被重新成形为管14T。在形成管结构14T之后，该管然后可以通过以上所述的并且参考图4和5和6的(如果孔洞需要被加大)拉拔/成形/切成所需尺寸(dimensioning)步骤16而被确 定尺寸和成形。从曼内斯曼轧管法22输出的管结构14T可以具有仅需要常规的连续向下拉拔工艺的尺寸，在具有浮动芯棒513(图4)或不具有浮动芯棒(图5)的情况下，以产生所需要的几何形状和材料性质改进。可能需要成直线的或分批盘绕的(coiled batch)、热机械加工18和19以产生强度、断裂韧度、抗疲劳度和抗腐蚀性的最优组合。
除了用于加工由杆挤压或连续铸造14、21产生的杆14R的曼内斯曼轧管法22之外，杆14R还可以通过如美国专利No.3,765,216、4,055,979和5,167,138中所描述的一致性(conform)连续挤压工艺24(图1)由类似图9中所说明装置的装置24D形成为管子形状。根据本公开内容，可以使用一致性连续挤压来生产超长的无缝管件。在一种方法中，一致性装置24D和方法将接受连续进料杆14R并且以应用所需要的最终尺寸生产出连续的挤压管14T。可替换地，一致性工艺可以用于提供具有以下尺寸的管14T，该尺寸仅需要常规的连续向下拉拔工艺，在具有浮动芯棒513(图4)或不具有浮动芯棒(图5)的情况下，以产生所需要的几何形状和铸造材料性质改进。而且，可能需要一些成直线的或分批盘绕的、热机械加工以产生强度、断裂韧度、抗疲劳度和抗腐蚀性的最优组合。
作为进一步的可替换方式，第一步骤可以使用改良的杆铸造工艺从而提供具有中央孔洞或集中的弱化区域的杆的连续长度。具有中央孔洞或集中的弱化区域的杆可以通过精确控制固化期间的径向热提取的速率、管的生产速率、以及控制固化期间送料熔融金属到杆核心的能力而在改良的杆铸造机上被生产。图10示出如美国专利3,623,535中公开的这种类型工艺，并且说明了常规的杆铸造工艺期间固化的各个阶段。如图10中所示和如US3,623,535中所描述的，在常规的杆铸造工艺期间，固化首先在外侧发生并且向内移动到核心。通过控制径向热提取的速率、杆通过铸造机被送料的速率以及熔融金属送料容器的高度，可以在杆的中央处产生集中的孔洞或弱化区域。这些中央孔洞或集中的弱化区域然后可以使用近似于图6中所示出的 膨胀浮动芯棒513而被随后加大。膨胀芯棒将形成具有所需要的尺寸或如下尺寸的无缝管件，该如下尺寸仅需要常规的连续向下拉拔工艺，在具有浮动芯棒513(图4)或不具有浮动芯棒(图5)的情况下，以产生所需要的几何形状和材料性质改进。可能需要成直线的或分批盘绕的、热机械加工以产生强度、断裂韧度、抗疲劳度和抗腐蚀性的最优组合。这一可替换的工艺将使用所有高强度金属材料(即，高强度钢、铝、镁和钛合金)来运作。
应用
盘绕管件(CT)应用环境极端不利。它们是腐蚀性的，相对高温度和结构挑战性的环境。图11示出用于将盘绕管件1012的卷盘1010运输到井并且将它展开进入到井眼WB中的装置1000。将盘绕管件1012盘绕在卷盘1010上的行为在管件1012上施加巨大压力，因为形成盘绕卷的内表面的管件1012的侧被压缩并且外表面被拉伸(张紧)。当管件1012从卷盘1010展开盘绕并且拉直管件以传送至注射器1014的时候，这种压缩和张紧被反转。管件1012在导向拱/鹅颈部1016之上被弯曲以改变方向从而进入井眼WB，导致弯曲和拉直的第二次循环。一旦在井中，管件1012经受附加的负荷，例如，由于来自注射器1014的真实长度而被悬浮(suspended)、弯曲以符合井眼并且经受压力下的流体。管件1012在插入和在井眼WB内执行任务期间(诸如，井眼清洁操作期间)还可以经受机械扭转、推动和拉动。当将管件1012从井眼WB收回的时候，移除过程包括类似的弯曲、展开和压缩，随着它被收回和当它被再次盘绕在卷盘1010上时。这一顺序事件在管件1012的使用寿命中可以发生很多次，并且管件1012在降解前越能更好地承受这种使用类型，使用寿命就越长。如能够被领会的那样，由于管件的制造和运输昂贵，管件1012使用寿命的任何延长均转化为大量的成本节约。
合金
通常，钢合金需要承受CT遭受的机械力。作为本公开内容的一方面，本申请发明人认识到，虽然绝大多数铝合金在这些极具挑战性的环境中将无法生存，但是用本文所公开的铝合金作为用于石油和天然气市场的钢CT合金(steel CT alloys)的替代品仍然是可能的。具体地，可以使用2xxx系列的可热处理的铝合金，例如AA2040或AA2029。此外，任何具有50ksi的最小拉力屈伸强度(Tensile yield strength)的2xxx系列的可热处理的合金都可能是可用的。这包括但不限于AA注册合金：2001、2014、2014A、2214、2015、2015A、2017、2017A、2117、2219、2319、2419、2519、2022、2023、2024、2024A、2124、2224、2224A、2324、2424、2524、2624、2724、2824、2025、2026、2027、2029、2034、2039、2139、2040、2050、2055、2056、2060、2065、2070、2076、2090、2091、2094、2095、2195、2295、2196、2296、2097、2197、2297、2397、2098、2198、2099、2199.
在该组分范围内的铝合金展现了用于CT的优良性能。更具体地，它们展现了高强度、增强的韧性(toughness)、损伤容限(damage tolerance)以及抗腐蚀性的组合，在石油和天然气CT的应用中尤其有用。这些合金在可见于CT的许多应用的高温和暴露时长(duration of exposure)也展现了良好的强度和韧性。所述选定的铝组分在单一轴向(uni-axial)的低循环(应变(strain)受控以及高塑性应变范围)疲劳测试中，与当今在使用中的许多CT钢的表现相同或更好。由于铝相比于钢的较低的重量，由本公开内容所披露的铝合金制成的CT在低压力应用中显示出显著的重量减轻。
在应变受控、高塑性应变范围疲劳测试中，所述选定的铝组分相比于CT钢以较低的速率积累可塑性(plasticity)。对于CT的应用，这可以转化为铝CT在较低内部压力下寿命的延长，同时提供显著的重量减轻。当被挤压(extruded)成无缝的CT管时，所公开的铝组分在加压的双轴向(bi-axial)的低循环(应变受控以及高塑性应变范围)疲劳测试中，与当今在使用中的许多CT钢的表现相同或更好。这些 测试在CT工业中被用来测度具有特定管尺寸的CT合金的性能。这在实验室环境中验证了当使用本申请中选定的铝组分以显著地重量减轻的机会。这些测试的结果的一个例子在图12中示出。图12显示了在变化的压力下受测的等效截面管的低循环疲劳性能。该图示出了一种美国铝业公司(Alcoa)的铝合金(即C002D)以及三种常见的钢合金(即QT-700、QT-800和QT-900)在从70ksi(QT-700)到90ksi(QT-900)的不同的静态屈服应力下的性能。这些钢管是被用于现今的盘绕管件的应用(如下文所描述的)的许多钢管的代表。C002D是一种在组分上类似于AA2040的合金，其具有大于50ksi的屈服强度。铝合金测试的三条线被示出。“Max”的数据是表现最好的测试结果，“Med”是居中的测试结果，以及“Min”是最小的测试结果。该曲线图显示了铝合金比钢合金表现得更好。考虑到铝制管可以提供约66％的重量减轻，这具有重要意义。钢制的盘绕管件目前在美国由三家主要的CT供应商制造和供应。这包括优质管道-国民油井华高公司(Quality Tubing-National Oilwell Varco)、泰纳瑞斯公司(Tenaris)以及全球油管公司(Global Tubing)。虽然使用的基础钢合金在成分上相似，命名习惯根据供应商而变化。Quality Tubing产品从QT-700、QT-800、QT-900到QT-1300。全球油管公司(Global Tubing)提供范围从GT-80直到GT-110的产品。泰纳瑞斯公司(Tenaris)提供范围从HS-70到HS-110的产品。所有这些供应商采用在下文描述的辊轧成型和高频缝焊工艺来制造其管件。
本公开内容的铝组分相比于典型的CT钢合金的另一有益性质为，所述铝组分具有在CT运转期间发生的低循环(高塑性应变范围)疲劳事件期间周期性硬化的能力。普通CT钢在低循环(高塑性应变范围)疲劳事件下周期性地软化。该应变硬化特性使得在较高压力CT应用中通过所述选定的铝组分能显著地减轻重量。钢的应变受控的周期性软化和铝的周期性硬化的例子在图13A和图13B中示出，图13A和图13B来自题目为“现代疲劳分析设计基础”(Fundamentals of Modern Fatigue Analysis for Design)的文章，美国金属协会的关于疲劳和断裂的手册(ASM Handbook on Fatigue and Fracture)第19卷，第235页。其中，M为单调的(monotonic)并且C为循环应力(cyclic stress)。在图13A中，SAE 1005-1009的钢样本从0.13英寸的厚度被冷轧至0.109英寸的厚度，展现了约65ksi的单调的屈服强度。在塑性应变范围内循环该钢样本后，屈服应力经过一定数量的循环时减少并最终稳定在约38ksi。该材料响应被描述为应变软化材料响应。对于图13B中描绘的2024-T351铝的样本，该情况相反。此铝合金展现了材料的循环应变硬化反应。在该情况下，单调屈服(yield)为约45ksi到56ksi，分别取决于该单调屈服是在压缩还是张紧中测试的。在塑性应变范围内循环铝样本后，屈服应力经历一定数量的循环而增加并最终稳定在约63ksi。稳定的屈服应力是盘绕管件的性能中的关键要素。作为本公开内容的一方面，应理解，本公开内容的铝合金的应变硬化能力相较于钢合金的应变软化是将铝运用到CT的优势。
如上所述，采用铝作为CT的材料导致盘绕卷盘的单位重量相比于现用的钢盘绕卷盘的单位重量显著的减少。盘绕管件的卷盘通常在定制的(custom)CT拖拉机拖车(tractortrailers)上由商用车辆从一地运输到另一地。这些车辆使用美国和外国的进行石油和天然气开采活动的道路和桥梁系统。重量减轻的重要性由于这些车辆总重量而发挥作用。CT车辆平均具有约165000磅的总车重。更新、更高容量的车辆达到240000磅以上的总车重。钢制盘绕管件的卷盘在任何地方重达80000到110000磅，取决于CT的应用和相应的尺寸，从钢转换为铝能够潜在地减轻25000到50000磅或更多的重量。盘绕卷盘的单位重量的减少显著地减少卡车或拖车必须运载的负荷。仅该重量减少就对该产业是重要的。此外，由于他们的结构负荷要求将会显著地减少，所以盘绕卷盘重量的减少还使得运输CT的车辆显著地减轻。定制的高容量CT车辆需要特殊许可以在公用道路上行驶。这些许可是昂贵的并且在各个国家以及在特定国家的各个县之间的许可要求都不一样。此外，还要考虑桥梁的额定载荷限制(load rating limits)。如果超出这些限制，则需要使用替代路线，这通常代表着对运营者的 额外的时间和花费。进一步，如果CT卡车超出特定道路的载荷限制，它们可能因为不遵守限制而被罚款。
根据本公开内容的铝CT的另一显著的优势是，在使用中减少井下(downhole)的扭矩和阻力。在10磅/加仑(lg/gal)的泥中，铝CT的重量为相同尺寸的钢CT的24％。在特定的井剖面中(in certain well profiles)，扭矩和阻力的减少可以促进在屈曲之前的更长的行程，更低的轴向应力和较少的伸展和缠绕(windup)。利用铝而不是现用的钢的另一益处是通过回收的更好的可持续发展性。回收使用后的铝目前提供比钢多约8到10倍的回收价值。
将铝合金用于有缝管的制备
虽然如上文描述的，不具有连接或接缝的连续长度的铝管展现了有益的特质，但是可能有需要有缝铝管的情况，例如，在那些情况中现有的钢管形成设备被用于制造管件。现有技术中有缝管的制备按照以下的方法使用钢进行。在CT的直径被选定后，具有合适的厚度的钢的主盘绕卷(master coil)，以形成管的周长所需的宽度被切割成条状。然后，多片经切割的钢被首尾相接地焊接以形成连续长度的钢。被焊接的钢片之后被卷到收带(take-up)卷盘上，直至积累了足够长度的钢。之后，钢板从盘绕卷被绕下，并穿过一系列辊轧(roller die)，机械地将扁平的钢轧成管状。在最后一组成型辊(forming rollers)之前的一个点，管壁的边缘被非常接近彼此地放置。之后，这些边缘通过被称为高频感应(HFI)焊接的电焊过程被连接在一起。在需要时，额外的顺序过程(in-line processing)诸如焊瘤去除、焊缝退火、热处理和涡流检测(eddy-current inspection)也可以是该工艺中的一部分。在运输之前，工艺的最后的步骤为盘绕和压力测试过程。
作为本公开内容的一个方面，应理解，上文公开的2XXX铝可以被用于形成具有纵向焊缝和不连续的横向焊缝以连接管的长度从而形成更长长度的传统的管。本公开内容的另一方面，应理解，超长金属管，诸如CT，可以使用连续长度的扁平铝合金备件(stock)来成形，该铝合金备件随后被卷成圆筒(cylinder)并且在纵向焊缝处接合，但是由于扁平备件的长度，不需要横向的接合。可选地，横向的接合可以被用于连接较短长度的铝扁平备件。在一个可选项中，超长的扁平铝备件被接纳在存储片轴上(the long length of flataluminum stock is taken up on a storage spool)，即盘绕的，并且随后被展开(unspooled)以扎制(rolling)和接缝(seaming)。在另一方面，该长的扁平铝备件被轧制成圆筒(管)并且如其被制造的那样被纵向地接合，例如，通过连续铸造。生产上文提到的长的扁平铝备件的示例性的连续板材或板铸造过程被公开在美国专利号为6,672,368的“铝的连续铸造”(Continuous Casting of Aluminum)和美国专利号为7,125,612“有色金属的铸造”(Casting of Non-Ferrous Metals)，其两者都由本申请的受让人所拥有，并且他们全部内容通过引用并入本文。生成的(resultant)圆柱形管件之后被盘绕在卷盘上来储存，避免了子长度在横向连接上的接合。在本实用新型的另一方面，钢扁平备件的连续长度可以使用上文描述的连续工艺中的一个而被产生，例如，连续铸造，并且之后被轧制成圆筒(管)并且被接合来生成期望的给定长度的没有横向焊缝的连续管件。可选地，连续的扁平钢备件在展开(uncoiling)之前可以被盘绕、轧制以及沿纵向接缝接合以生成给定长度的没有横向焊缝的连续管件。
用于本公开内容管件的示例性使用
随着将来需要更加深入和偏远的勘探、钻井和提取，由于盘绕卷相当重且不能以节省成本和具有时效性的方式从一个地方运输至其它地方，因此，超长盘绕管件产品会变得难于负担。根据本公开内容生产的盘绕管件可用于多种应用，包括与清扫沙子或高效运输固体物有关的井下干预和钻井应用。从井眼中清洁出沙子或固体物的过程要求将流体向下泵入井中，将固态物捕获到洗涤流体中，接着将固态物携载到表面。盘绕管件可以被注入(injected)和用作虹吸绳(siphon string)以移除水垢(scale)、产生的砂(producedsand)、压裂砂(frac sand)和废石(debris)。盘绕管件被大量用于井下干预活动，包括：孔的清扫、给井眼打孔、以及取回和替换损坏的仪器。盘绕管件被用于在较长的水平井眼构造中运输接线工具和传递震动作用。盘绕管件可被用作能被推进至管线的导管，其中该管线的端部附接有特殊的工具。导管允许以一定压力泵入特殊化学品来移除管线中的水垢和蜡的堆积物。盘绕管件允许实时的井下测量，该井下测量可以用于记录操作和井眼处理。在一些实例中，CT可用于高压泵送以将高压施加到可能产生的储液器，这导致井眼附近的崩塌且改进了渗透性和储液器的性能。根据本公开内容生产的CT管件可用于上述任何应用。
本公开内容的CT还可以用于速度绳(velocity string)。更具体地，根据本公开内容的盘绕管件快速进入已有的生产井以降低有效的流动面积来允许用自然的储液器压力提升储液器中的水，允许自然压力维持成熟生产井中的产量。在另一使用中，CT可以用作电动潜水泵(electrical submersible pump,ESP)电缆导管，其中ESP电缆可在安装之前被插入到盘绕管件中，使得管件变成ESP电缆的支撑构件以快速部署和取回ESP。CT还可用于钻孔。更具体地，近几年已经使用用来打孔的向下钻进的电机作出改进。这些进步已经使得新技术能够从“母井”中横向钻孔。一些新的盘绕管件钻机能够钻孔和探察井(case well)以在节省时间方面具有惊人的改进。迹象是，具有繁重负担的盘绕管件钻孔技术正朝向用于钻井需求更大的3-1/2”和4-1/2”管件前进。本文公开的制造工艺和合金不限制直径和壁厚。因此，随着直径继续增长，铝能够在不损失性能的情况下继续提供显著的重量节省。本公开内容的CT还可用于管线清洁的目的，其中盘绕管件可被用作能被推进至管线的导管，其中该管线的端部附接有特殊的工具。CT允许以一定压力泵入特殊化学品来移除管线中的水垢和蜡的堆积物。
应当理解的是，本文公开的实施方式仅是示例性的，本领域技术人员可以在不违背要求保护的主题的精神和范围的情况下做出多种改变和改进。所有这些改变和改进旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (16)

1.一种用于制备超长管件的系统，其特征在于，包括：
连续地提供熔融金属的来源的装置；
接收所述熔融金属并将所述熔融金属成型为选定长度的加长的管的成型装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成型装置是连续挤压装置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成型装置能够成型实心棒且然后将所述实心棒成型为所述加长的管。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述实心棒被通过曼内斯曼工艺成型为所述加长的管。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述实心棒被通过一致性工艺成型为所述加长的管。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括冲模，所述实心棒具有削弱的中心区域，所述中心区域能够通过拉拔穿过所述冲模而被加大，所述冲模具有在所述中心区域内的浮动芯棒。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔融金属是铝合金。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔融金属是镁合金。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔融金属是钛合金。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔融金属是钢合金。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括在成型后改变所述加长的管的尺寸的拉拔装置。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括冲模，所述拉拔装置通过穿过所述冲模拉拔所述加长的管来实施所述改变。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括当所述加长的管在拉拔期间穿过所述冲模被拉拔时在所述加长的管内定位的浮动芯轴。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括用于机械加工所述加长的管的热轧装置、冷轧装置或铣削装置中的至少一者。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括用于将所述加长的管盘绕成盘绕卷的装置。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括焊接装置，所述成型装置能够成型加长的板材，然后沿纵向地将所述加长的板材滚轧成所述加长的管，所述焊接装置用于沿着所述加长的管的纵向缝口焊接。
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