Теплоизолированная труба

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче нефти термическими методами, но может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства. Теплоизолированная труба включает внутреннюю и наружную трубы, расположенные коаксиально с образованием герметизированного кольцевого пространства между ними, в нем размещена теплоизоляция и создан вакуум, на обоих концах наружной трубы нарезана резьба, на один из ее концов навинчена муфта с изолирующей вставкой, состоящей из наружной пластмассовой и внутренней металлической втулок, при этом наружная пластмассовая втулка состоит из двух элементов, образующих между собой посадку с натягом, а внутренняя металлическая втулка разделена на две части, соединенные между собой упорным резьбовым соединением, выполненным на конце в виде цанги. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче нефти термическими методами, но может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства в сборно-разборных трубопроводах для транспортировки теплоносителей.

Известно устройство для передачи пара, состоящее из колонны насосно-компрессорных труб, не менее двух трубных сегментов, средства для соединения трубных элементов друг с другом противоположными концами, расположенными аксиально, образуя промежуток; каждый трубный элемент, включающий наружную и внутреннюю трубу, концентрически расположенную в наружной трубе, выходя оттуда, создает между ними кольцевое пространство; внутренняя труба имеет цилиндрический корпус с концевыми частями, радиально расходящимися наружу, соединена с другой трубой, наружной; изолирующее средство в кольцевом пространстве; цилиндрическое тело с цилиндрическим проходным сечением для переноса пара; цилиндрическую вставку, перекрывающую концевые части противоположных концов трубных секций, расположенных радиально внутрь; средство зацепления вставки с одной из концевых частей; вставка размещена радиально от другой конечной части, через которую пропускается пар из поперечного сечения в зазор, чтобы образовавшийся конденсат изолировал средство в зазоре; вставка содержит цилиндрический внутренний элемент, а цилиндрический наружный элемент, который окружает первый и выходит из него, создает кольцевое пространство между ними; внутренний и наружный элементы соединены своими концами; в кольцевом пространстве предусмотрено средство изоляции (1) (патент США №4621838, F 16 L 55/00, oп. 1986). Недостатком известного устройства является сложность изготовления и высокая стоимость. Кроме того, устройство не предусматривает возможности проведения ремонтных работ.

Наиболее близкой к заявляемой теплоизолированной трубе является теплоизолированная колонна, включающая внутреннюю трубу с расположенной на ней многослойной экранной изоляцией, наружную трубу и муфту; внутренняя труба выполнена цельной с высаженными профилированными концами, наружная труба перед монтажом сжата вдоль оси на 9-12 мм, имеет на концах конусно-упорную резьбу и снабжена седлом и клапаном, равноудаленным от концов трубы и после герметизации седла обваренным вакуумно-плотным швом; внутренняя и наружная трубы выполнены из одного материала и по торцам обварены вакуумно-плотными швами; на многослойной экранной изоляции размещены центрирующие кольца, между слоями многослойной экранной изоляции размещен газопоглотитель; в межтрубном пространстве создан вакуум 10 ⁴–10^-3 мм рт.ст., при этом муфта навернута на наружные трубы, а уплотнительная втулка снабжена канавкой и поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе (2) (Патент РФ №2129202, Е 21 В 17/00, оп. 20.04.99 г).

Одним из недостатков известной теплоизолированной колонны является несовершенство конструкции уплотнительной втулки, изготовленной из полимерного материала, которая не обеспечивает необходимой термоизоляции и равнопроходного сечения внутреннего канала теплоизолированной колоны. При существующих допусках на изготовление резьбы расстояние между торцами секций теплоизолированных труб, соединенных муфтой при их свинчивании, значительно отличаются друг от друга, достигая значений до 10 мм и более. При этом уплотнительная втулка при полном свинчивании секций теплоизолированных труб либо сильно сжимается и выдавливается во внутренний канал колонны, либо не обеспечивает необходимого уплотнения. В этом и в другом случаях значительно ухудшаются теплоизолирующие свойства уплотнительной втулки, кроме того, в первом случае суженный внутренний канал теплоизолированной колонны препятствует нормальному прохождению через него различных приборов (шаблонов, термометров и др.,) в процессе технологических операций при эксплуатации теплоизолированных колонн труб. Это приводит к высоким теплопотерям при нагнетании теплоносителей в нефтяные пласты и необходимости подземных ремонтных работ по восстановлению номинального размера внутреннего канала в теплоизолированной колонне труб, а, следовательно, к увеличению стоимости работ.

Помимо вышеизложенного недостатком известной теплоизолированной колонны является сложность и дороговизна ремонта труб, так как для этого требуется отрезание и отделение внутренней трубы от наружной с последующим полным комплексом работ по изготовлению, теплоизоляции, сборки реставрированной трубы, обеспечению вакуума и др. операций, связанных со значительными затратами, соизмеримыми с таковыми по изготовлению новой теплоизолированной трубы.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы теплоизолированных труб за счет сокращения теплопотерь и увеличение срока их службы путем создания ремонтно-пригодной конструкции.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известной теплоизолированной трубе, включающей внутреннюю и наружные трубы, расположенные коаксиально с образованием герметизированного кольцевого пространства между ними, в нем размещена теплоизоляция и создан вакуум, на обоих концах наружной трубы нарезана резьба, на один из концов ее навинчена муфта с изолирующей вставкой, состоящей из наружной пластмассовой и внутренней металлической втулок; согласно изобретения наружная пластмассовая втулка состоит из двух элементов, один из которых содержит охватывающую, другой охватываемую части, образующие между собой посадку с натягом, а внутренняя металлическая втулка разделена на две части, соединенные между собой резьбовым соединением, причем охватывающая резьбовая часть выполнена на конце в виде цанги.

При этом резьбовое соединение внутренней металлической втулки выполнено упорным. Кроме того, внутренняя металлическая втулка может быть выполнена из нержавеющей стали или с покрытием с внутренней и наружной сторон антикоррозийным теплоизолирующим слоем.

На фиг.1 представлена теплоизолированная труба в сборе, на фиг.2 представлено муфтовое соединение теплоизолированной трубы в момент начала свинчивания. На фиг.3 представлено муфтовое соединение теплоизолированной трубы в момент окончания свинчивания. На фиг.4 представлен фрагмент упорной резьбы металлической втулки.

Теплоизолированная труба (фиг.1) включает наружную трубу 1, внутреннюю трубу 2, коаксиально с образованием кольцевого пространства 3 между ними. Внутренняя труба 2 соединена с наружной 1 вакуумно-плотными швами 4. Соосность внутренней трубы 2 относительно наружной трубы 1 обеспечивается центраторами 5. В загерметизированном кольцевом пространстве 3 размещена многослойная теплоизоляция 6. В трубе выполнено отверстие 7 под клапан, который после создания через него вакуума заваривается вакуумно-плотным швом. На обоих концах наружной трубы 1 нарезается резьба 8. С одной стороны на смазанную резьбу с заданным моментом навинчивается муфта 9, внутри которой в дальнейшем вставляется специальная изолирующая вставка 10, состоящая из (фиг.2) наружной пластмассовой охватывающей 11 и охватываемой 12 втулок, образующих между собой посадку с натягом по поверхности 13.

Внутренняя часть изолирующей вставки 10 представляет собой металлическую втулку, состоящую из двух частей 14 и 15, соединенных между собой резьбовым соединением 16, причем охватывающая резьбовая часть 14 металлической втулки выполнена на конце в виде цанги 17.

Изготовленные и собранные в заводских условиях теплоизолированные трубы маркируются, консервируются, упаковываются и отгружаются заказчикам на нефтедобывающие предприятия.

При непосредственном применении теплоизолированные трубы собираются в колонну путем свинчивания друг с другом с заданным крутящим моментом на устье скважины.

Изолирующие вставки 10 (фиг.1) устанавливаются в муфтовые соединения в растянутом состоянии при соприкосновении охватывающей 11 и охватываемой 12 (фиг.2) пластмассовых втулок. В процессе свинчивания теплоизолированных труб за счет осевого перемещения под воздействием сжимающих и вращающих усилий, передаваемых от внутренней трубы 2 через части 14 и 15 металлической втулки, вставка 10 укорачивается до размера, соответствующего полученной при окончании свинчивания труб (фиг.3) полости с обеспечением расчетного усилия и уплотнения между торцами частей 14 и 15 металлической втулки и раструбными частями внутренних труб 2. При этом упорное резьбовое соединение 16 (фиг.3, 4) и цанга 17 обеспечивают фиксацию изолирующей вставки в созданном напряженном состоянии, а охватывающая 11 и охватываемая 12 пластмассовые втулки вводятся одна в другую с посадкой по поверхности 13 при заданном натяге.

При термических методах добычи нефти по спущенной в скважину и оснащенной специальным оборудованием теплоизолированной колонне труб подается теплоноситель (пар, горячая вода с температурой до 350°С при давлении до 16,0 МПа), поступающий непосредственно в обрабатываемый нефтяной пласт.

Продолжительность теплового воздействия может длиться от несколько суток до несколько месяцев и даже лет в зависимости от потребности нефтяных пластов, предусмотренной технологическим проектом разработки конкретного нефтяного месторождения. В процессе нагнетания теплоносителя теплоизолированная колонна должна обеспечивать герметичность соединений и минимальные теплопотери, обусловленные технической характеристикой теплоизолированных труб.

В период эксплуатации теплоизолированные трубы подвержены воздействию многочисленных термоциклических нагрузок (нагрев-охлаждение) и частых как технологически обусловленных, так и непредвиденных спуско-подъемных операций со свинчиванием и развинчиванием резьбовых соединений. Такой режим эксплуатации приводит к износу и повреждениям резьбовых соединений теплоизолированных труб, которые не могут быть использованы для последующего нагнетания теплоносителя. Для известной теплоизолированной колонны (2) в этом случае, как рассматривалось ранее, требуется капитальный дорогостоящий ремонт всей теплоизолированной трубы с заменой всех уплотняющих втулок, а для предлагаемой конструкции теплоизолированной трубы достаточно выполнить только подтарцовку наружной трубы и обновление резьбового соединения. При этом длина реставрируемого участка трубы будет зависеть от типа резьбы, угла наклона, шага, высоты исходного профиля и ее износа, а изолирующие вставки 10 пригодны для многократного использования.

Преимущества предложенной теплоизолированной трубы состоят в том, что значительно увеличивается срок ее эффективной работы (как минимум, в три раза) за счет малозатратного профилактического ремонта и восстановления износа и нарушений резьбы, повторного использования изолирующих вставок, вместо капитального и дорогостоящего ремонта для известных конструкций.

За счет снижения эксплуатационных затрат на ремонт расширяется сфера применения тепло изолированных труб и, в частности, область рентабельного термического воздействия на нефтяные залежи с высоковязкими, трудноизвлекаемыми нефтями, а также возможность применения таких теплоизолируемых труб в других отраслях народного хозяйства для транспортировки теплоносителей по мобильным сборно-разборным трубопроводам.

Формула изобретения

1. Теплоизолированная труба, включающая внутреннюю и наружную трубы, расположенные коаксиально с образованием герметизированного кольцевого пространства между ними, в нем размещена теплоизоляция и создан вакуум, на обоих концах наружной трубы нарезана резьба, на один из концов ее навинчена муфта с изолирующей вставкой, состоящей из наружной пластмассовой и внутренней металлической втулок, отличающаяся тем, что наружная пластмассовая втулка состоит из двух элементов, один из которых содержит охватывающую, а другой охватываемую части, образующие между собой посадку с натягом, а внутренняя металлическая втулка разделена на две части, соединенные между собой резьбовым соединением, причем охватывающая резьбовая часть выполнена на конце в виде цанги.

2. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что резьбовое соединение металлической втулки выполнено упорным.

3. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя металлическая втулка выполнена из нержавеющей стали.

4. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя металлическая втулка покрыта с внутренней и наружной сторон антикоррозийным теплоизолирующим слоем.

РИСУНКИ