Теплоизолированная колонна

 

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к области добычи нефти тепловыми методами. Теплоизолированная колонна включает внутреннюю трубу, на которой расположена многослойная экранная изоляция, содержащая стеклянную сетку и фольгу, а также уложен газопоглотитель, жестко связанную с внутренней трубой герметичными швами наружную трубу с муфтой и уплотнительной втулкой с загерметизированным узлом вакуумирования межтрубного пространства, в котором установлены центраторы и создан вакуум. Внутренняя труба выполнена сборной, к цилиндрической части которой приварены концевые втулки с наружными буртиками. Герметичные швы, соединяющие ее с наружной трубой, размещены на внутренней поверхности наружной трубы. Внутренняя труба приведена в напряженное состояние путем термоудлинения её вдоль оси перед герметизацией межтрубного пространства, центраторы жестко закреплены на внутренней трубе. Между центраторами и внутренней трубой проложен теплоизолирующий материал, газопоглотитель уложен непосредственно на наружную поверхность внутренней трубы и закреплен стеклянной сеткой, которой одновременно укрыты центраторы. На сетку уложен слой перфорированной фольги с отражающей поверхностью и расположен отражающей поверхностью к внутренней трубе. Между центраторами на центральную часть внутренней трубы дополнительно уложен теплоизоляционный мат, наружная поверхность концевых втулок закрыта теплоизолирующим материалом с возможностью образования сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы, узел вакуумирования в наружной трубе выполнен в виде конусного отверстия, заглушенного пробкой. Уплотнительная втулка муфты наружной трубы насажена на цилиндрическую втулку, например, из стали, установленную между торцами внутренних труб соединенных секций теплоизолированной колонны. Повышается надежность теплоизолированной колонны. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к области добычи нефти тепловыми методами с применением нагнетания теплоносителя в нефтяной пласт

Известны теплоизолированные колонны, включающие концентрично расположенные секции внутренних и наружных труб с узлами соединения, в кольцевом пространстве которых размещен теплоизолирующий и экранирующий материал, отличающиеся различным исполнением компенсаторов температурного расширения труб (см. а.с. СССР № 926224 от 10.12.1979 г., МПК: Е 21 В 17/00, 36/00 и заявку на изобретение № 200010145, от 17.01.2000 г., МПК: Е 21 В 17/00, опубл. 10.09.2000 г.).

Однако известные конструкции не обладают высокими теплофизическими характеристиками, что приводит к снижению температуры закачиваемого пара.

Наиболее близкой по технической сущности, выбранной в качестве прототипа является теплоизолированная колонна с экранно-вакуумной тепловой изоляцией по патенту РФ № 2129202 от 12.08.97 г., МПК Е 21 В 17/00, 36/00. Теплоизолированная колонна включает в себя внутреннюю трубу с расположенной на ней многослойной экранной изоляцией, содержащей стеклянную сетку и фольгу, и газопоглотителем, жестко связанную с внутренней трубой герметичными швами наружную трубу с муфтой и уплотнительной втулкой, а также с загерметизированным узлом вакуумирования межтрубного пространства, в котором установлены центраторы и создан вакуум. Герметичные швы, соединяющие внутреннюю и наружную трубы колонны, размещены по торцам секции, при этом перед монтажом наружная труба сжата вдоль оси на 9-12 мм. Уплотнительная втулка поджимает профилированные концы внутренней колонны к наружной трубе при сборке секций и непосредственно контактирует с теплоносителем, закачиваемым в теплоизолированную колонну. Центраторы, расположенные в межтрубном пространстве, размещены на многослойной экранной изоляции. Узел вакуумирования на наружной колонне выполнен в виде седла и клапана. Основными недостатками известной колонны являются следующие:

1. Возможность повреждения торцевого герметичного шва, соединяющего внутреннюю и наружные трубы, во время монтажа колонны при спуске в скважину. 2. Деформация уплотнительной втулки во время эксплуатации из-за постоянного контакта с теплоносителем, температура которого достигает 350°С, приводит к нарушению плотности контакта уплотнительной втулки с высаженными концами внутренней трубы, отгибу верхних концов втулок внутрь колонны и, как результат, ухудшению теплофизических свойств колонны, а также снижению производительности нагнетательной скважины за счет уменьшения диаметра проходного сечения внутренней трубы. 3. Расположение центраторов на многослойной экранной изоляции может привести к повреждению изоляции при сборке колонны, а именно при вставке внутренней трубы в наружную. 4. Приведение наружной колонны перед монтажом в напряженное состояние путем ее сжатия требует специальных прессов, что усложняет процесс сборки.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы теплоизоляционной колонны, снижение тепловых потерь при закачке теплоносителя при одновременном обеспечении технологичности сборки колонны.

Поставленная задача решается тем, что в теплоизолированной колонне, включающей внутреннюю трубу, на которой расположена многослойная экранная изоляция, содержащая стеклянную сетку и фольгу, а также уложен газопоглотитель, жестко связанную с внутренней трубой герметичными швами наружную трубу с муфтой и уплотнительной втулкой, а также с загерметизированным узлом вакуумирования межтрубного пространства, в котором установлены центраторы и создан вакуум, согласно изобретению внутренняя труба выполнена сборной, к цилиндрической части которой приварены концевые втулки с наружными буртиками, а герметичные швы, соединяющие ее с наружной трубой, размещены на внутренней поверхности наружной трубы, причем внутренняя труба приведена в напряженное состояние путем термоудлинения ее вдоль оси перед герметизацией межтрубного пространства, центраторы жестко закреплены на внутренней трубе, причем между центраторами и внутренней трубой проложен теплоизолирующий материал, газопоглотитель расположен непосредственно на наружной поверхности внутренней трубы и закреплен стеклянной сеткой, которой одновременно укрыты и центраторы, на сетку уложен слой перфорированной фольги с отражающей поверхностью и расположен отражающей поверхностью к внутренней трубе, между центраторами, на центральную часть внутренней трубы, дополнительно уложен теплоизоляционный мат, при этом наружная поверхность концевых втулок закрыта теплоизолирующим материалом с возможностью образования сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы, узел вакуумирования в наружной трубе выполнен в виде конусного отверстия, заглушенного пробкой, а уплотнительная втулка муфты наружной трубы насажена на цилиндрическую втулку, например, из стали, установленную между торцами внутренних труб соединенных секций теплоизолированной колонны. Также согласно изобретению термоудлинение внутренней трубы вдоль оси выполнено на 12-18 мм, газопоглотитель выполнен в формованом виде, например в твердом состоянии в виде таблеток, а теплоизоляционный мат выполнен из чередующихся слоев фольги и стеклянной ткани, например ХСВН, и прошит, например, стеклянной нитью, при этом слой мата, расположенный ближе к внутренней трубе, выполнен из фольги, а верхний слой мата выполнен из стеклянной ткани повышенной прочности, например ТСОН-СОТ, причем во всех слоях изоляции применена перфорированная фольга с отражающей поверхностью и расположена отражающей поверхностью к внутренней трубе. Кроме того, теплоизолирующий материал под центраторами и на концевых втулках выполнен, например, в виде плотной фольги с отражающей поверхностью, при этом фольга уложена отражающей поверхностью к внутренней трубе, центратор выполнен холодной штамповкой из листового материала, например стали, в виде полуколец П-образной формы с концевыми площадками с возможностью соединения их крепежными деталями, например винтом и гайкой, при этом на стенках полуколец, со стороны наружной трубы, выполнены выступы в виде усеченного конуса, причем выступы на собранном центраторе расположены диаметрально противоположно, а в межтрубном пространстве создан высокий вакуум с глубиной вакуумирования 10^-4-10^-5 Па. Существенными признаками изобретения являются:

1. Внутренняя труба.

2. Наружная труба.

3. Расположенная на внутренней трубе многослойная экранная изоляция, содержащая стеклянную сетку и фольгу.

4. Применение газопоглотителя.

5. Жесткая связь внутренней трубы с наружной герметичными швами.

6. Муфта.

7. Уплотнительная втулка.

8. Наружная труба выполнена с узлом вакуумирования межтрубного пространства с последующей его герметизацией.

9. Центраторы, установленные в межтрубном пространстве.

10. В межтрубном пространстве создан вакуум.

11. Внутренняя труба выполнена сборной, к цилиндрической части которой приварены концевые втулки с наружными буртиками.

12. Герметичные швы, соединяющие внутреннюю трубу с наружной, размещены на внутренней поверхности наружной трубы.

13. Внутренняя труба приведена в напряженное состояние путем термоудлинения ее вдоль оси перед герметизацией межтрубного пространства.

14. Центраторы жестко закреплены на внутренней трубе.

15. Между центраторами и внутренней трубой проложен теплоизолирующий материал.

16. Газопоглотитель расположен непосредственно на наружной поверхности внутренней трубы.

17. Газопоглотитель закреплен стеклянной сеткой.

18. Стеклянной сеткой одновременно укрыты наружная поверхность внутренней трубы с газопоглотителем и центраторы.

19. На сетку уложен слой перфорированной фольги с отражающей поверхностью и расположен отражающей поверхностью к внутренней трубе.

20. На центральную часть внутренней трубы между центраторами дополнительно уложен теплоизоляционный мат.

21. Наружная поверхность концевых втулок закрыта теплоизолирующим материалом с возможностью образования сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы.

22. Узел вакуумирования в наружной трубе выполнен в виде конусного отверстия, заглушенного пробкой.

23. Уплотнительная втулка муфты наружной трубы насажена на цилиндрическую втулку, например, из стали.

24. Цилиндрическая втулка установлена между торцами внутренних труб соединенных секций теплоизолированной колонны.

25. Термоудлинение внутренней трубы вдоль оси выполнено на 12-18 мм.

26. Газопоглотитель выполнен в формованном виде, например в твердом состоянии в виде таблеток.

27. Теплоизоляционный мат выполнен из чередующихся слоев фольги и стеклянной ткани, например ХСВН, и прошит, например, стеклянной нитью, при этом слой мата, расположенный ближе к внутренней трубе, выполнен из фольги, а верхний слой мата выполнен из стеклянной ткани повышенной прочности, например ТСОН-СОТ, причем во всех слоях мата применена перфорированная фольга с отражающей поверхностью и расположена отражающей поверхностью к внутренней трубе.

28. Теплоизолирующий материал под центраторами и на концевых втулках выполнен, например, в виде плотной фольги с отражающей поверхностью, при этом фольга уложена отражающей поверхностью к внутренней трубе.

29. Центратор выполнен холодной штамповкой из листового материала, например стали.

30. Центратор выполнен в виде полуколец П-образной формы с концевыми площадками с возможностью соединения их крепежными деталями, например винтом и гайкой, при этом на стенках полуколец, со стороны наружной трубы, выполнены выступы в виде усеченного конуса, причем выступы на собранном центраторе расположены диаметрально противоположно.

31. В межтрубном пространстве создан высокий вакуум с глубиной вакуумирования 10^-4-10^-5 Па.

Признаки 1-10 являются общими с прототипом, признаки 11-31 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Указанная совокупность существенных признаков благодаря созданию сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы, а также в муфтовом соединении секции, обеспечивая защиту уплотнительной втулки, особому размещению многослойной экранной изоляции и новому ее исполнению, в том числе теплоизоляционного мата, обладающего способностью поглощать тепло, отражать его и предотвращать образование воздушных карманов при вакуумировании, обладающих повышенной теплопроводностью, размещение газопоглотителя непосредственно на наружной поверхности внутренней трубы, особое расположение и исполнение центраторов, защита герметичного шва, соединяющего внутреннюю и наружную трубы, создание высокого вакуума в межтрубном пространстве позволит существенно сократить тепловые потери подаваемого по колонне теплоносителя, повысит безотказность работы колонны и, как результат, повысит надежность работы колонны. Вместе с тем, выполнение внутренней колонны сборной, упрощающее процесс изготовления секций различных типоразмеров, а также приведение внутренней колонны в напряженное состояние путем термоудлинения ее для предотвращения искривления колонны под воздействием температуры теплоносителя в процессе эксплуатации, не требующее дополнительных устройств, а являющееся органичной частью процесса сборки секции колонны, существенно повышает технологичность заявленной конструкции. Заявленные отличительные признаки изобретения являются неочевидными для среднего специалиста в данной области. В связи с этим мы считаем, что заявленное изобретение имеет изобретательский уровень. Заявленная совокупность существенных признаков не известна нам из уровня техники, поэтому заявленное изобретение является новым. Изобретение промышленно применимо, так как имеющееся оборудование, материалы, технология сборки и монтажа, разработанная нами, позволяют реализовать заявленную конструкцию теплоизолированной колонны в полном объеме.

На фиг.1 показана теплоизолированная колонна в разрезе, общий вид; на фиг.2 - многослойная экранная изоляция, уложенная на центральную часть внутренней трубы; на фиг.3 показан вид А фиг.2 - конструкция теплоизоляционного мата; на фиг.4 представлен общий вид центратора в сборе.

Теплоизолированная колонна содержит последовательно соединенные между собой секции, при этом каждая секция включает (см. фиг.1) сборную внутреннюю трубу, к цилиндрической части 1 которой приварены концевые втулки 2 с наружными буртиками 3, и наружную трубу 4 с резьбой 5, например, трапецеидальной на концах 6 и с узлом вакуумирования межтрубного пространства, который выполнен в виде конусного отверстия 7, заглушенного пробкой 8, с последующим созданием герметизирующего шва 9 вокруг пробки 8, например вакуумно-плотного шва. Внутренняя труба и наружная труба 4 выполнены из одного материала и соединены герметичными швами 10, например вакуумно-плотными швами, размещенными на внутренней поверхности наружной трубы 4, в месте контакта буртиков 3 концевой втулки 2 с наружной трубой 4. Перед герметизацией межтрубного пространства 11 внутренняя труба приведена в напряженное состояние путем термоудлинения ее вдоль оси, причем термоудлинение выполнено на 12-18 мм. В межтрубном пространстве создан высокий вакуум с глубиной вакуумирования 10^-4-10^-5 Па. На цилиндрической части 1 внутренней трубы жестко закреплены центраторы 12. Между центраторами 12 и внутренней трубой проложен теплоизолирующий материал 13, например плотная фольга с отражающей поверхностью, причем фольга уложена отражающей поверхностью к внутренней трубе. На наружную поверхность цилиндрической части 1 внутренней трубы уложен газопоглотитель 14. Газопоглотитель выполнен в формованном виде, например в твердом состоянии в виде таблеток, и примотан к трубе стеклянной сеткой 15, причем стеклянной сеткой 15 укрыты также центраторы 12. Следующим слоем изоляции является перфорированная фольга 16, которая выполнена с отражающей поверхностью, уложена на сетку 15 отражающей поверхностью к внутренней трубе. Затем на цилиндрическую часть 1 внутренней трубы между центраторами 12 дополнительно уложен теплоизоляционный мат 17 и закреплен, например, нержавеющей проволокой 18, завершив образование многослойной экранной изоляции центральной части 1 внутренней трубы. Наружная поверхность концевых втулок 2 закрыта теплоизолирующим материалом 19, выполненным, например, в виде плотной фольги с отражающей поверхностью, при этом фольга также уложена отражающей поверхностью к внутренней трубе, закреплена нержавеющей проволокой 18 с возможностью образования совместно с многослойной экранной изоляцией сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы. Муфта 20 навернута на наружные трубы 4, при этом в муфте 20 выполнены канавки, в которых установлены уплотнительные кольца 21, например, из фторопласта. Уплотнительная втулка 22 насажена на цилиндрическую втулку 23, выполненную, например, из стали. Цилиндрическая втулка 23 установлена между торцами центральных частей внутренних труб соединяемых секций теплоизолированной колонны, а уплотнительная втулка 22 зажата между концевыми втулками 2 внутренней трубы.

Многослойная экранная изоляция (см. фиг.2) содержит слой стеклянной сетки 15 и слой перфорированной фольги 16 с отражающей поверхностью, при этом фольга уложена отражающей поверхностью к внутренней трубе. Следующим слоем изоляции является мат 17, который прошит, например, стеклянной нитью (на фиг.3 позицией не показано) и выполнен из чередующихся слоев: фольги 24, стеклянной ткани 25, фольги 26, стеклянной ткани 27, фольги 28, стеклянной ткани 29, фольги 30, стеклянной ткани 31, фольги 32, стеклянной ткани 33, причем слои 25, 27, 29, 31 выполнены из стеклянной ткани, например ХСВН, и обладают способностью поглощать тепло, а верхний слой мата 17 выполнен из стеклянной ткани повышенной прочности, например ТСОН-СОТ, при этом в слоях 24, 26, 28, 30, 32 мата 17 применена перфорированная фольга с отражающей поверхностью и расположена отражающей поверхностью к внутренней трубе. Мат 17 уложен между центраторами, на центральную часть внутренней трубы, и закреплен, например, нержавеющей проволокой 18.

Установленные на цилиндрической части 1 внутренней трубы центраторы 12 (см. фиг.4) выполнены в виде полуколец 34 П-образной формы с концевыми площадками 35 с возможностью соединения их крепежными деталями, например винтом 36 с гайкой 37, при этом на стенках полуколец, со стороны наружной трубы, выполнены выступы 38 в виде усеченного конуса, причем выступы на собранном центраторе расположены диаметрально противоположно.

Теплоизолированную секцию собирают следующим образом.

К цилиндрической части 1 внутренней трубы приваривают концевые втулки 2 с наружными буртиками 3. Втулки 2 приваривают в двух местах: с внутренней поверхности у торца цилиндрической части 1 и с наружной поверхности у торца втулки 2 (сварочные швы позицией на фиг.1 не показаны). Затем на цилиндрическую часть 1 внутренней трубы, равномерно распределив, устанавливают предварительно очищенные пескоструйной обработкой центраторы 12, жестко зафиксировав их крепежными деталями, например винтами 36 с гайкой 37. Центраторы выполнены холодной штамповкой из листового металла, например стали-3, что позволяет при обеспечении достаточной жесткости их снизить площадь контакта с внутренней поверхностью наружной трубы 4 и как результат снизить теплопередачу. Количество центраторов зависит от длины центральной части внутренней трубы и выбрано из условия предотвращения искривления внутренней трубы, сохранения постоянного кольцевого зазора между внутренней и наружной трубами. Количество выступов на центраторе определяют из условия предотвращения смещения внутренней трубы относительно наружной в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Между каждым центратором 12 и цилиндрической частью 1 внутренней трубы проложен теплоизолирующий материал 13, например плотная фольга с отражающей поверхностью, установленной к трубе. Затем на поверхность цилиндрической части 1 укладывают газопоглотитель 14, выполненный в формованном виде, например в твердом состоянии в виде таблеток, и приматывают его стеклянной сеткой 15, причем сеткой одновременно укрывают центраторы 12. Расположение газопоглотителя на поверхности трубы активизирует его адсорбционную способность, так как за счет расширения пор от температурного нагрева увеличивается адсорбционная площадь газопоглотителя. Сверху сетку укрывают слоем перфорированной фольги 16 с отражающей поверхностью, при этом фольгу укладывают отражающей поверхностью к трубе. Следующим слоем изоляции является мат 17, уложенный на центральную часть внутренней трубы на фольгу 16 между центраторами 12. Мат 17 предварительно изготовлен в цехе из чередующихся слоев перфорированной фольги 24, 26, 28, 30, 32 и слоев стеклянной ткани 25, 27, 29, 31, 33, причем верхний слой мата выполнен из стеклянной ткани повышенной прочности, например ТСОН-СОТ. Количество чередующихся слоев в мате определено опытно-экспериментальным путем, исходя из условия создания надежного теплоизолирующего покрытия, при этом внутренние слои 25, 27, 29, 31 стеклянной ткани в мате выполнены, например, из ткани ХСВН и обладают способностью поглощать тепло, а перфорированная фольга, выполненная с отражающей поверхностью, например А-М-0,012, являясь отражателем тепла, одновременно предотвращает возникновение воздушных карманов при вакуумировании, обладающих большой теплопроводностью. Мат прошит, например, стеклянной нитью и закреплен на поверхности центральной части внутренней трубы, например, нержавеющей проволокой 18. Затем укладывают теплоизолирующий материал 19, например плотную фольгу с отражающей поверхностью, расположенной к внутренней трубе, на концевые втулки 2, который также закрепляют, например, нержавеющей проволокой с возможностью образования сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы. После удаления, например, механическим путем изоляционного слоя из сетки 15 и фольги 16 с торцевых поверхностей конических выступов центраторов 12 внутреннюю трубу вставляют в наружную трубу. Зачистку торцевых поверхностей конических выступов центраторов 12 осуществляют для предотвращения повреждения всей многослойной изоляции внутренней трубы при сборке секции колонны, при этом благодаря прокладке теплоизоляционного материала под центраторами и укрытию всей поверхности центраторов сеткой и фольгой, а также незначительной площади контакта торцевых поверхностей конусов центраторов с наружной трубой теплопередача через центраторы является несущественной. В наружной трубе предварительно выполнено конусное отверстие 7 узла вакуумирования. Местоположение конусного отверстия узла вакуумирования на наружной трубе определяют, исходя из условия защиты герметизирующего шва вокруг пробки, созданного после вакуумирования межтрубного пространства, для предупреждения повреждения его во время монтажа колонны в скважину. При расположении узла вакуумирования у конца наружной трубы, на расстоянии не более 0,6 м, защита герметичного шва узла вакуумирования осуществляется муфтовым соединением секций. При расположении узла вакуумирования на более удаленном от муфтового соединения расстоянии необходимо предусмотреть защиту герметичного шва узла вакуумирования, например, с помощью защитных колец или втулок. После вставки внутренней трубы в наружную, внутреннюю поверхность которой предварительно подвергают пескоструйной обработке, межтрубное пространство продувают инертным газом, например аргоном, и осуществляют герметичное соединение внутренней и наружной трубы с одного конца, например создание сварочного вакуумно-плотного шва, причем сварку ведут в среде защитного газа, например углекислого газа, при избыточном давлении инертного газа в межтрубном пространстве. Перед герметизацией межтрубного пространства во внутреннюю трубу вставляют нагреватель, например ТЭН, и приводят внутреннюю трубу в напряженное состояние путем термоудлинения, причем термоудлинение выполняют на величину 12-18 мм. Величина термоудлинения обусловлена прочностными свойствами трубы и предотвращением искривления колонны под воздействием температуры теплоносителя в процессе эксплуатации. Межтрубное пространство вновь продувают инертным газом, например аргоном, и аналогично осуществляют герметизацию межтрубного пространства с другого конца секции колонны также, например, созданием вакуумно-плотного шва. Собранная секция поступает на механическую обработку и нарезание резьбы, затем поступает на операцию вакуумирования. После создания в межтрубном пространстве высокого вакуума с глубиной вакуумирования 10^-4-10^-5 Па конусное отверстие 7 глушат пробкой 8 с последующей созданием герметичного шва 9 вокруг пробки, например вакуумно-плотного шва, при этом вакуумирование осуществляют при нагреве внутренней колонны до 340-360°С. Создание высокого вакуума в межтрубном пространстве обеспечивает значительное снижение теплопроводности при эксплуатации колонны. После проверки и при соответствии теплофизических параметров колонны расчетным параметрам, например температура наружной трубы должна быть не более 50°С, навинчивают на наружную трубу муфту 20 с уплотнительными кольцами 21 для герметизации резьбового соединения между секциями и производят гидроиспытания секции, например, при давлении 27 МПа и последующую ее покраску. Подготовленную секцию упаковывают и отправляют для монтажа на скважину.

Теплоизолированная колонна работает следующим образом.

Свинченные секции колонны посредством муфты 20 и уплотнительной втулки 22, насаженной на цилиндрическую втулку 23, опускают в нагнетательную скважину и закачивают по колонне пар в нефтяной пласт. Потери температуры пара от устья скважины до забоя составляют 24°С.

Пример конкретного осуществления

Теплоизолированная колонна выполнена в соответствии с фиг.1 со следующими показателями: внутренняя труба (цилиндрическая часть и концевые втулки) и наружная труба выполнены из стали 30Г2; цилиндрическая часть 1 внутренней трубы выполнена с наружным диаметром 73 мм и толщиной стенки 5,5 мм и имеет длину 8958 мм с концевыми втулками, концевые втулки 2 выполнены длиной 46 мм; наружная труба 4 выполнена с наружным диаметром 114 мм и толщиной стенки 7 мм и имеет длину 9000 мм, на концах имеет трапецеидальную резьбу “Батресс” по стандарту API; конусное отверстие 7 и пробка 8 выполнены с диаметром 12 мм с конусом Морзе 1 (ГОСТ 10079-71); цилиндрическая втулка выполнена, например, из стали 30Г2 длиной 128 мм; уплотнительная втулка выполнена длиной 55 мм из фторопласта Ф-4 (ГОСТ 10007-80Е); количество центраторов 7, количество выступов на центраторах 4. Многослойная экранная изоляция выполнена: из стеклянной сетки ССФ-4 (ТУ 6-48-30-89), из перфорированной фольги с отражающей поверхностью А-М-0012 (ГОСТ 618-73); из стеклянной ткани ХСВН-7-005, обладающей поглощающей способностью (ТУ 6-48-057.86904-147-94), стеклянной ткани повышенной прочности ТСОН-СОТ (ТУ 5952-01-17547599-99), плотной фольги с отражающей поверхностью А-М-0,1 (ГОСТ 618-73). Многослойная экранная изоляция и плотная фольга крепятся нержавеющей проволокой диаметром 0,2 мм, выполненной из стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 18143-72). В качестве газопоглотителя 16 (геттера) используют пористый титаноциркониевый газопоглотитель марки ГП-ТЦЮ (ТУ 14-22-31-90). Перед сборочно-сварочной операцией межтрубное пространство продувается инертным газом, например аргоном (ГОСТ 10151-79), внутренняя труба термоудлинена на 12 мм путем нагрева ее с помощью вставленного внутрь трубы нагревателя, например ТЭНа. Сварка внутренних и наружных труб ведется в среде защитного газа, например углекислого газа (ГОСТ 8050-76). В межтрубном пространстве создан вакуум 10^-4-10^-5 Па. Теплоизолированная колонна проходит промысловые испытания на паронагнетательных скважинах пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения. Безотказная работа колонн в настоящее время составляет 5500 часов. Потери температуры пара от устья скважины до забоя по результатам исследований независимой экспертизы составляют 24°С.

Таким образом, применение теплоизолированной колонны позволит существенно повысить надежность ее работы, снизит тепловые потери при закачке теплоносителя при одновременном обеспечении технологичности сборки колонны.

Формула изобретения

1. Теплоизолированная колонна, включающая внутреннюю трубу, на которой расположена многослойная экранная изоляция, содержащая стеклянную сетку и фольгу, а также уложен газопоглотитель, жестко связанную с внутренней трубой герметичными швами наружную трубу с муфтой и уплотнительной втулкой, а также с загерметизированным узлом вакуумирования межтрубного пространства, в котором установлены центраторы и создан вакуум, отличающаяся тем, что внутренняя труба выполнена сборной, к цилиндрической части которой приварены концевые втулки с наружными буртиками, а герметичные швы, соединяющие ее с наружной трубой, размещены на внутренней поверхности наружной трубы, причем внутренняя труба приведена в напряженное состояние путем термоудлинения ее вдоль оси перед герметизацией межтрубного пространства, центраторы жестко закреплены на внутренней трубе, причем между центраторами и внутренней трубой проложен теплоизолирующий материал, газопоглотитель уложен непосредственно на наружную поверхность внутренней трубы и закреплен стеклянной сеткой, которой одновременно укрыты центраторы, на сетку уложен слой перфорированной фольги с отражающей поверхностью и расположен отражающей поверхностью к внутренней трубе, а между центраторами на центральную часть внутренней трубы дополнительно уложен теплоизоляционный мат, наружная поверхность концевых втулок закрыта теплоизолирующим материалом с возможностью образования сплошного теплоизоляционного слоя по всей наружной поверхности внутренней трубы, узел вакуумирования в наружной трубе выполнен в виде конусного отверстия, заглушенного пробкой, а уплотнительная втулка муфты наружной трубы насажена на цилиндрическую втулку, например, из стали, установленную между торцами внутренних труб соединенных секций теплоизолированной колонны.

2. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что термоудлинение внутренней трубы вдоль оси выполнено на 12-18 мм.

3. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что газопоглотитель выполнен в формованом виде, например, в твердом состоянии в виде таблеток.

4. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционный мат выполнен из чередующихся слоев фольги и стеклянной ткани, например, ХСВН и прошит, например, стеклянной нитью, при этом слой мата, расположенный ближе к внутренней трубе, выполнен из фольги, а верхний слой мата выполнен из стеклянной ткани повышенной прочности, например, ТСОН-СОТ, причем во всех слоях мата применена перфорированная фольга с отражающей поверхностью и расположена отражающей поверхностью к внутренней трубе.

5. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что теплоизолирующий материал под центраторами и на концевых втулках выполнен, например, в виде плотной фольги с отражающей поверхностью, при этом фольга уложена отражающей поверхностью к внутренней трубе.

6. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что центратор выполнен холодной штамповкой из листового материала, например, стали в виде полуколец П-образной формы с концевыми площадками с возможностью соединения их крепежными деталями, например, винтом и гайкой, при этом на стенках полуколец, со стороны наружной трубы, выполнены выступы в виде усеченного конуса, причем выступы на собранном центраторе расположены диаметрально противоположно.

7. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что в межтрубном пространстве создан высокий вакуум с глубиной вакуумирования 10^-4 -10^-5 Па.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4