一种直连型充填套管

技术领域

本发明属于浆体管道输送技术领域，具体涉及一种充填套管的连接套管

背景技术

充填套管主要负责把尾矿输送到井下，用于井下采矿的回填。管道服役主要以磨损为主，连接为辅，目前在充填管道输送行业，基本上采用复合管道，外层为普通钢管，内层衬耐磨层。管道下井安装使用两根直径相同的充填套管，采用接箍在管体的外径焊接，才能使连接后充填套管发挥应有的作用。

原有井内套管采用管端带卡箍的焊接接头设计，通过焊接操作将各个管道进行连接，该种设计的优缺点如下：

1)优点是施工工艺简单，便于现场操作，对现场环境和施工设备要求低；同时由于管端有卡箍设计，现场操作过程中，只需要普通吊卡卡住卡箍，就可以进行焊接作业。

2)但是缺点也很明显，首先焊接作业时间长，600米井大概要10天左右焊接完成；其次焊接后管体的承压能力较低，焊接后强度几乎无法保证；同时受限于现有的焊接工艺，高钢级产品无法进行焊接，同时高钢级产品焊接工艺复杂，因此管体母材一般只能选用焊接性能较好的低钢级产品，高钢级耐磨材质几乎无法应用；同时由于管端存在卡箍设计，导致在同样大小井眼状态下，管体的设计外径和内径都会变小，影响矿浆的输送效率，同时影响输送管道的使用寿命。

充填工艺采用全尾矿膏体充填自流输送工艺，料浆通过充填钻孔输送至井下，再由充填管道输送到充填采场。在一些矿场，膏体由全尾砂、水泥和水组成，灰砂比为1:8～1:24之间，充填重量浓度71％～73％，膏体密度1.96t/m

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种具有新型连接结构的充填套管，保证套管内壁和内端面平齐，提高充填套管的使用寿命。

发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种直连型充填套管，包括多根顺次连接的管体，所述管体的两端设置有外螺纹和/或内螺纹，第一管体的外螺纹与第二管体的内螺纹螺合，第一管体内壁与第二管体内壁平齐，所述外螺纹为锥管螺纹，所述内螺纹为锥管螺纹，螺纹从管道外径往内径延伸。

根据本发明直连型充填套管的一个进一步的实施方式，所述第一管体的公端端面设置为第一密封面，所述第二管体的母端螺纹截止处设置有第一截止面，所述第一密封面与所述第一截止面贴合。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述第一密封面和所述第一截止面为平面或者所述第一密封面和所述第一截止面为锥面。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述外螺纹为偏梯形螺纹或圆螺纹，所述内螺纹为偏梯形螺纹或圆螺纹。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述锥管螺纹的锥度为1:3～17，螺距为4～6牙/in。优选地，所述锥管螺纹的锥度为1:4.5，螺距为5牙/in。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述管体钢级150，屈服强度950～1100MPa，表面硬度为HRC35～55。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述外螺纹成形齿设置有8mm退刀区；所述内螺纹成形齿设置有8mm退刀区。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述第一管体外壁与第二管体外壁平齐，所述第一管体的公端螺纹截止处设置有第二截止面，所述第二管体的母端端面设置为第二密封面，所述第二截止面与所述第二密封面贴合。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述第一管体的两端均设置为外螺纹，所述第二管体的两端均设置为内螺纹，所述第二管体为接箍。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述接箍的外径大于所述第一管体的外径。

根据本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式，所述外螺纹和/或内螺纹上涂设有螺纹脂层。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

1)由于采用了螺纹连接设计，管道通过螺纹的旋转拧接连接在一起，这种设计的安装速度块，600米井管道的安装时间从10天左右焊接完成时间大幅缩短至1-2天内全部完成。

2)螺纹连接设计避免了不能焊接高钢级产品的缺点，管体材质可以选择强度达到普通管材强度5倍左右的贝氏体耐磨钢，同时由于本身螺纹设计的连接强度高、稳定性好等优点进一步增加管道的强度和耐磨性，极大提升了管道的使用寿命和耐压能力和连接强度。

3)本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式中，由于采用直连型设计，管道管端不存在卡箍，在同样环空间隙的情况下，管道的外径和壁厚可以设计的更大，在增加传输效率的同时，增加管道的使用寿命。直连型螺纹连接设计，方便机械化操作，可以极大提高下井效率。

4)本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式中，利用螺纹连接，以及结合现有安装充填管安装设备，保留卡箍设计，因此在下井过程中普通吊卡也能很好的固定管体，不会造成操作不当引起管道掉井，无需在现场操作配备管体锁紧固定卡盘装置防止管道掉井。

5)本发明直连型充填套管的一个优选的实施方式中，管道与管道的内壁及端面平齐，矿浆输送中无涡流产生，减轻了矿浆对管道的磨损程度，螺纹从管道外径往内径延伸，增加了螺纹连接的持续时长，提高了直连型充填套管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明直连型充填套管一较佳实施例中直连型充填套管公端结构示意图。

图2是本发明直连型充填套管一较佳实施例中直连型充填套管母端结构示意图。。

图3是本发明直连型充填套管一较佳实施例中接箍结构示意图。

图中标记分别为：100 管体，

110 公端，

111 外螺纹，

112 第一退刀区，

113 第一密封面，

114 第二截止面，

120 母端，

121 内螺纹，

122 第二退刀区，

123 第一截止面，

124 第二密封面，

200 连接管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进行说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

实施例1

参见图1和图2。本实施例所描述的直连型充填套管，包括多根顺次连接的管体100，所述管体的两端设置有外螺纹111和/或内螺纹121，设置有外螺纹的一端为公端110，设置有内螺纹的一端为母端120。所述管体100的两端设置有外螺纹111和/或内螺纹121包括以下三种情形：管体100的一端为外螺纹111，另一端为内螺纹121，或者管体100的两端均为外螺纹111，或者管体100的两端均为内螺纹121。当一管体的两端均为外螺纹111时，与其连接的管体至少有一端设置为内螺纹121，确保两管体能够螺纹连接。

第一管体的外螺纹111与第二管体的内螺纹121螺合，第一管体内壁与第二管体内壁平齐，两根相互连接的管体连接处之间无缝隙、无台阶，使浆体在管道内流动时不发生涡流。

在进一步的实施方案中，具体地说，所述第一管体的公端110端面设置为第一密封面113，所述第二管体的母端120螺纹截止处设置有第一截止面123，所述第一密封面113与所述第一截止面123连接时无缝贴合。

图1和图2所示，所述第一密封面113和所述第一截止面123为平面。当然，所述第一密封面和所述第一截止面也可以是两个能够完全无缝相互贴合的锥面。

设置第一密封面113和第一截止面123，一方面是可以提高第一管体和第二管体连接处的密封效果，另一方面是增加管体内壁厚度。在服役过程中管道不断磨损，可以延迟螺纹被磨损的起始时间。

参见图1和图2，外螺纹111为锥管螺纹，所述内螺纹121同样为锥管螺纹，螺纹从管道外径往内径方向延伸。螺纹从管道外径往内径方向延伸，包括螺纹从管道外壁往内径方向延伸，或者在管道外壁先设置一台阶，然后再向内径方向延伸。图1和图2所示的情形为在管道外壁先设置一台阶，然后再向内径方向延伸。进一步地，所述外螺纹111成形齿设置有8mm退刀区112；所述内螺纹121成形齿设置有8mm退刀区122。

在一种实施方式中，所述第一管体外壁与第二管体外壁平齐，管道管端不存在卡箍，在同样环空间隙的情况下，管道的外径和壁厚可以设计的更大，在增加传输效率的同时，增加管道的使用寿命。所述第一管体的公端110螺纹截止处设置有第二截止面114，所述第二管体的母端120端面设置为第二密封面124，所述第二截止面114与所述第二密封面124贴合。

本实施例中，所述外螺纹111和内螺纹121为偏梯形螺纹，或者所述外螺纹111和内螺纹121为圆螺纹。

本实施例中，所述锥管螺纹的锥度为1:3～17，优选为1:4.5，螺距为4～6牙/in，优选螺距为5牙/in。

作为优选方案，本实施例中用于制造管体100的钢材可以选用更高级别的耐磨钢，例如管体钢级150，屈服强度950～1100MPa，表面硬度为HRC35～55。

实施例2

参见图1和图3。本实施例中第一管体与实施例1所述第一管体相同。不同的是，在本实施方式中，所述第一管体外壁与第二管体外壁不平齐，所述第一管体的两端均设置为外螺纹110，所述第二管体的两端均设置为内螺纹120，所述第二管体为接箍200。所述接箍200的外径大于所述第一管体的外径。当第二管体为接箍200时，接箍200内不设置台阶，即不设置第一截止面123，第一管体的第一密封面113与另一第一管体的第一密封面113在连接时无缝贴合；或者接箍200内设置有台阶，台阶两侧均设置有第一截止面123，第一密封面113与第一截止面123在连接时无缝贴合。螺纹连接，结合现有安装充填管安装设备，保留卡箍设计，因此在下井过程中普通吊卡也能很好的固定管体，不会造成操作不当引起管道掉井，无需在现场操作配备管体锁紧固定卡盘装置防止管道掉井。

实施例3

在进一步的实施方式中，在实施例1或2的基础上，所述外螺纹111和/或内螺纹121上涂设有螺纹脂层。螺纹脂是以油基脂为基础脂，各种添加剂和金属铅、锌、铜、石墨粉等固体填料组成。主要用在螺纹连接部位，可以起到辅助润滑、密封和保护作用。

实施例4

本实施例为基于实施例1所述直连型充填套管的具体应用实施例。

本实施例中，选用具有下贝氏体组织的贝氏体耐磨钢管，贝氏体耐磨钢管的化学成分允许偏差如表1所示。管体钢级150，屈服强度1000MPa，表面硬度为HRC45。

表1贝氏体耐磨钢管主要化学成份表

贝氏体耐磨钢管的工艺试验应符合GB/T 8163—2008和GB/T 17395—2008中规定的要求。

钢管的内外表面不得有裂纹、折叠、轧折、离层和结疤。这些缺陷必须完全清除，其清除处的实际壁厚不得小于壁厚允许的最小值。

螺纹技术参数如下表2所示：

表2螺纹技术参数表

。

该直连型充填套管，最小扭矩2500N.M，最佳扭矩5000N.M，最大扭矩12000，连接强度4500kN，可承载拉伸重量450t，抗水内强度72Mpa。连接强度510，抗内压强度167MPa，工作流量对应流速6m/s，圆井环空间隙23mm。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。