一種雙腔管連接器件及其制備、使用方法與流程

本發明屬于記憶合金管路連接與封堵技術領域，尤其涉及一種雙腔管連接器件及其制備、使用方法。

背景技術：

記憶合金用于管路封堵和連接主要是封隔器和管接頭，它們適用的場合不同。

封隔器作為分層采油的密封保障措施在采油工程中廣泛應用。傳統的可取式封隔器的封隔件均以橡膠為密封材料。在高溫和高壓作業下容易老化，影響封隔器的使用壽命；且解封工藝比較復雜。超彈性TiNi合金可用作封隔器，靠剛性金屬錐體和TiNi合金封隔件發生相對運動，錐體進入封隔件中，使TiNi合金封隔件沿徑向脹大，直至封隔件與套管緊貼，實現對油、套管環形空間的密封；解封時，使封隔件與錐體分離，錐體對TiNi合金封隔件的支撐作用被去除，封隔件在其自身的超彈性作用下發生徑向回復，實現封隔器與套管的分離。封隔器設計較為復雜，密封效果不好。

利用記憶合金制作連接或緊固件的基本原理是基于記憶合金構件的約束恢復特性。當記憶合金構件發生形狀恢復時，利用被連接件或被緊固件對其進行位移限制，以至構件形狀無法達到自由恢復時的尺寸，從而導致記憶合金連接或緊固件對校連接件或校緊固件產生一定的連接或緊固力。

常用記憶合金管接頭為簡單圓柱體，內孔加工有凸脊，在到馬氏體狀態，用機械力對管接頭擴徑，使得管接頭的內徑比被連接管外徑稍大，隨后加熱，管接頭受熱收縮，抓緊被連接管，實現管路的緊固連接。記憶合金管接頭連接與傳統管路連接相比，具有結構簡單，占用空間小，安裝方便，連接可靠和重量輕等優點。但管接頭無法用于管路的封堵，現有結構設計無法滿足密封、緊固和封堵功能的一體式設計。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種記憶合金雙腔管連接器件，包括外圓環1、內圓環2、中間連接柱體6及底圓3，中間連接柱體6連接兩端的外圓環1、內圓環2；外圓環1、內圓環2為帶筋結構或不帶筋結構；

外圓環1、內圓環2的帶內筋結構包括軸向支撐筋4或周向支撐筋5；

外圓環1具有記憶性能，能產生直徑收縮，內圓環2具有超彈性性能或記憶性能，靠外圓環1管壁的環形緊固，內圓環2管壁的彈性支撐、記憶恢復，實現緊固連接，管路連接與封堵隔斷，提高密封性；記憶合金雙腔管連接器件外圓環1及內圓環2結構型式包括整體式或分片式結構型式。

記憶合金雙腔管連接器件外圓環1內徑大于被接管7外徑，具有記憶性能，加熱到馬氏體逆相變溫度以上能產生直徑收縮，對被接管7保持持續緊固力。

記憶合金雙腔管連接器件超彈性內圓環2外徑大于被接管7內徑0.1％～8％，具有超彈性性能，加載小于8％應變，卸載后，可恢復接近原來的外徑尺寸；記憶性內圓環2外徑小于被接管7內徑，內圓環2外徑記憶性能徑向膨脹，裝配后對被接管7保持持續支撐力，提高密封性能。

記憶合金雙腔管外圓環1、內圓環2結構形式為整體式結構或分片式結構；整體式結構的外圓環1徑向收縮約1％～8％、內圓環2彈性回復量約1％～8％，內圓環2徑向膨脹量約0.1％～3％。分片式設計的外圓環1徑向收縮約1％～20％、內圓環2彈性回復量約1％～20％，內圓環2徑向膨脹量約0.1％～5％。

雙腔管外圓環1內側及內圓環2外側帶有軸向支撐筋4或周向支撐筋5。

一種雙腔管連接器件制備方法及使用方法具體為；

超彈性內圓環結構的雙腔管連接器件制備及使用方法

預先在馬氏體狀態將雙腔管連接器件外圓環1擴徑2％～18％，內圓環2內加限制芯桿，不擴徑，塑形變形會提高記憶合金的相變溫度，雙腔管連接器件外圓環1的相變溫度較初始狀態有明顯提高，而內圓環2保持原始形狀，其相變溫度低于外圓環1。內外圓環相變溫度不同，材料的性能也不同；將被接管7放入雙腔管連接器件的外腔內，外圓環1內徑大于被接管7外徑，具有記憶性能，加熱到馬氏體逆相變溫度能產生直徑收縮，徑向收縮量約1％～8％，對被接管7保持持續緊固力。超彈性內圓環2外徑大于被接管7內徑，在同樣溫度下具有超彈性性能，裝配后對被接管7保持持續穩定的支撐力，通過內外圓環的協同作用，顯著提高雙腔管連接器件的連接、密封性能；

記憶性內圓環結構的雙腔管連接件制備及使用方法

預先在馬氏體狀態使用模具將雙腔管連接器件外圓環1擴徑2％～18％，同時將內圓環2徑向壓縮0.1％～8％，塑形變形會提高記憶合金的相變溫度，雙腔管連接器件外圓環1、內圓環2的相變溫度較初始狀態有提高；

將被接管7放入雙腔管連接器件的外腔內，記憶合金雙腔管連接器件外圓環1內徑大于被接管7外徑，具有記憶性能，加熱到馬氏體逆相變溫度能產生直徑收縮，徑向收縮量約1％～8％；記憶性內圓環2外徑小于被接管7內徑，加熱時徑向膨脹量約0.1～3％，裝配后對被接管7保持持續支撐力，通過內外圓環的協同作用，顯著提高雙腔管連接器件的連接、密封性能。

有益效果

本發明提供了一種雙腔管連接器件，其結構簡單，結合了管接頭與封堵器的優點，利用外圓環加熱緊固收縮，對被接管產生持續緊固，內圓環對被接管內徑彈性支撐或記憶恢復支撐，實現管路的連接、封堵功能的一體式設計。外圓環內側及內圓環外側帶有軸向支撐筋或周向支撐筋，通過支撐筋的設計，可有效提高抗扭轉、緊固連接、密封、封堵性能。

附圖說明

圖1a-b為本發明一種雙腔管連接器件整體式結構示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖2a-b為本發明一種雙腔管連接器件分片式結構示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖3a-b為本發明一種雙腔管連接器件軸向支撐筋結構示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖4a-b為本發明一種雙腔管連接器件周向支撐筋結構示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖5為本發明一種雙腔管連接器件雙側連接結構剖面圖。

圖6為本發明一種雙腔管連接器件封堵示意剖面圖。

1-外圓環、2-內圓環、3-底圓、4-軸向支撐筋、5-周向支撐筋、6-中間連接柱體、7-被接管

具體實施方式

下面結合附圖，對優選實例作詳細說明。本發明分別提供了超彈性、記憶性雙腔管連接器件及其制備、使用方法。

實施例1：

超彈性雙腔管連接器件及其制備及使用方法

所述的記憶合金雙腔管連接器件結構主要由外圓環1、內圓環2、底圓3構成，為整體式結構，見附圖1a-b；內部無支撐筋結構。外圓環1具有記憶性能，能產生直徑收縮，對被接管7產生環形緊固，內圓環2具有超彈性性能，靠內圓環2管壁的彈性支撐接觸，實現緊固接觸連接，實現管路連接與封堵隔斷，提高密封性。

所述的雙腔管連接器件記憶合金采用NiTi合金，預先在馬氏體狀態將雙腔管連接器件外圓環1由直徑20mm擴徑10％，塑形變形會提高記憶合金的馬氏體逆相變溫度Af約40℃，雙腔管外圓環1的相變溫度較初始狀態有明顯提高，達到110℃；而內圓環2保持原始形狀，其馬氏體逆相變溫度Af低于外圓環1，為70℃。內外圓環相變溫度不同，材料的性能也不同。

外圓環1內徑為22mm略大于被接管7外徑21.5mm，具有記憶性能，加熱到140℃，超過馬氏體逆相變溫度，產生直徑收縮量6％，對被接管7保持持續緊固力。

記憶合金雙腔管連接器件內圓環2外徑為19mm，略大于被接管7內徑18.5mm，在低溫馬氏體下約束形狀，縮小內徑，與被接管7裝配，加熱到140℃，具有超彈性性能，彈性應變量約2.6％，受到被接管7限制，內圓環外徑無法恢復到原始尺寸，裝配后對被接管7保持持續穩定的支撐力，提高密封性能。通過內外圓環的協同作用，顯著提高雙腔管連接件的連接、密封性能。

實施例2：

帶支撐筋超彈性雙腔管連接器件及其制備及使用方法

在實施例1的NiTi合金雙腔管連接器件整體式結構基礎上，在雙腔管連接器件外圓環1內側帶有軸向支撐筋4，圖3為一種雙腔管連接器件軸向支撐筋結構示意圖。或在雙腔管連接器件外圓環1內側帶有周向支撐筋5，圖4為一種雙腔管連接器件環向支撐筋結構示意圖。帶軸向支撐筋4結構設計可進一步提高耐沖擊性能、密封性能，選擇帶周向支撐筋5結構，可進一步提高密封性能，抗拉脫性能。

實施例3：

雙側雙腔管連接器件及其制備及使用方法

為了達到雙側緊固連接的目的，選用圖5所示的雙側連接結構雙腔管連接器件。

所述的雙側雙腔管連接器件記憶合金材料采用NiTi合金，預先在馬氏體狀態將其中一側雙腔管連接器件外圓環1內徑由直徑15mm擴徑8％，然后再將另一側雙腔管連接器件外圓環1內徑由直徑15mm擴徑8％，擴徑后相變溫度為80℃；而內圓環2在擴徑時加支撐芯桿，保持原始內徑尺寸。

外圓環1內徑為16.2mm，具有記憶性能，加熱到120℃，超過馬氏體逆相變溫度，產生直徑收縮量5％。記憶合金雙腔管連接器件內圓環2外徑為13.4mm，在低溫馬氏體下約束形狀，縮小內徑，加熱到120℃，具有超彈性性能，彈性應變量約3.1％。雙側雙腔管兩側可分別與不銹鋼被接管連接，受到不銹鋼被接管限制，外圓環1內徑、內圓環2外徑無法恢復到原始尺寸，產生緊固力，通過內外圓環的協同作用，顯著提高雙腔管連接件連接的密封性能。

實施例4：

記憶性雙腔管連接器件及其制備、使用方法。

一種雙腔管連接器件，所述的記憶合金雙腔管連接器件結構主要由外圓環1、內圓環2、底圓3構成，為分片式結構，見附圖2a-b；內部無支撐筋結構。外圓環1具有記憶性能，能產生直徑收縮，對被接管7產生環形緊固，內圓環2具有記憶性能，靠內圓環2管壁的記憶恢復支撐接觸，實現緊固接觸連接，實現管路連接與封堵隔斷，提高密封性，雙腔管連接器件封堵原理示意圖見附圖6。

所述的雙腔管連接器件記憶合金采用NiTiNb合金，預先在馬氏體狀態將雙腔管外圓環1內徑由直徑15.5mm擴徑16％，移去模具后，內徑尺寸為17.4mm，塑形變形會提高記憶合金的馬氏體逆相變溫度Af約100℃，雙腔管外圓環1的相變溫度較初始狀態有明顯提高，達到50℃；而內圓環2外徑壓縮5％，移去模具后，內圓環2外徑尺寸為13.8mm，其馬氏體逆相變溫度Af低于外圓環1，為-10℃，內外圓環相變溫度不同。

外圓環1內徑為17.4mm，大于被接管7外徑17mm，具有記憶性能，加熱到80℃，超過馬氏體逆相變溫度，產生直徑收縮，收縮量7％，對被接管7保持持續緊固力。

記憶合金雙腔管連接器件內圓環2外徑為13.8mm，略小于被接管7內徑14mm，在低溫馬氏體下約束形狀，與被接管7裝配，加熱到80℃，記憶恢復，徑向膨脹量約3.4％，受到被接管7限制，內圓環外徑無法恢復到原始尺寸，裝配后對被接管7保持持續穩定的支撐力，提高密封性能。