CN208365059U - 一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置，该装置集成了一层缠绕于立管内的电伴热带、一保温隔热层和一套立管间电源连通系统，该系统保证了立管接头和伴热带接头一次性连接完成；伴热带电触点设置在螺纹密封面外，不与立管内的可燃流体接触，使得可燃冰立管具有安全的电伴热功能；且电伴热带位于生产套管内部，从而大幅度提高了热效率，降低了立管伴热所需要的电力负荷，从而解决可燃冰开采过程中管道易于堵塞的技术难题。

Description

一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置

技术领域

本实用新型属于海洋能源开采制造业，是一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气传输立管装置。

背景技术

随着海洋能源的勘探，用于开采海洋可燃冰能源的设备也越来越受到世界各大海工装备制造厂的青睐，其中用于可燃冰原气传输的立管装置是可燃冰开采的关键部件之一，可燃冰的开采四种基本方法：降压开采法、热激开采法、化学药剂注入开采法、二氧化碳置换法，或这四种方法的组合，这些方法均是使得可燃冰分解生成甲烷和水，再将甲烷和水的混合物通过立管输送到海面，可燃冰流体在立管内向海面输送的过程中存在以下风险：1、可燃冰开采时，油层立管中的大部分流体是甲烷和水的混合物，当流体通过立管向海面输送的过程中，由于与外界的换热，温度会逐渐降低，可能会再次形成天然气水合物（可燃冰），堵塞管道；2、在计划内或者计划外的停产期间，由于油层立管道内的流体温度会逐渐下降至环境温度（水温），形成天然气水合物堵塞管道的风险；3、由于深海开发水深较深，要将流体输送至海面，需要使用下潜泵对井下流体进行增压，克服静水压和管道阻力，增高的压力加上流体温度的逐渐下降也可能会导致天然气水合物的再次形成，堵塞立管。

上述风险是可燃冰开采过程中的瓶颈问题之一，需要找到一种经济性较好的方案，降低可燃冰开采过程中的立管堵塞风险，为可燃冰资源实现商业化开采铺平道路，石油行业最常用的伴热方式是利用高电压使管道本身发热或采用管外缠绕伴热带，前者需要在多层套管间建立有效的绝缘，技术难度大，后者虽然技术可行，但是常因防腐、防冲蚀等设置较厚的内衬层，这种方式会导致传热慢，伴热效率低，如将电伴热带置于立管内部，仅通过防腐防磨层与介质隔离，就能提高伴热效率，解决管外缠绕伴热带引起的伴热效率降低的问题。

实用新型内容

本实用新型提出的一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气传输立管装置，目的在于降低可燃冰开采过程中的立管堵塞风险，为可燃冰资源实现商业化开采铺平道路。

本实用新型采用的技术方案是：一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置，该装置包括以下内容：一连接海底井口到水上生产树的立管，立管的一端为外螺纹接头，另一端为内螺纹接头；一置于立管内的防腐耐磨内衬管，该防腐耐磨内衬管为高分子材料；一层缠绕于防腐耐磨内衬管外面的电伴热带；在已缠绕电伴热带的内衬管与立管的间隙内，浇注内部衬里底层材料；一保温隔热层，置于立管外；一套立管管段间的电源连接系统，在外螺纹接头的外表面加工一凹槽，凹槽内填注绝缘材料，绝缘材料中心内嵌导体，导体延至立管端头并与一电源接触头相连；两相邻立管管段通过螺纹连接后，两电源接触头最终停在同一位置，相互接触，电源联通；底层内衬位于内衬管和立管之间，采用高分子材料浇注成型，用于粘接内衬管和立管，具有保温性能好、电绝缘、有较强的粘接能力，不与电伴热带的包覆层发生化学反应。

作为优选，保温隔热层为聚乙烯或聚丙烯材料。

作为优选，立管装置包括油层立管108、底层内衬106、电伴热带107、表层内衬管105、外螺纹接头101A以及多个伴热带导线触点；依据保温隔热层要求，还可添加一套外层保护管110和立管外保温隔热层109，保温隔热层可以是保温隔热材料，也可以是真空层，在立管的一端为外螺纹接头101A，在管段的另一端为内螺纹接头101B，表层内衬管105由高分子材料经过挤压成型制备，其外径小于油层立管108的内径；电伴热带107缠绕在内衬管105外表面，而后将缠绕好电伴热带107的内衬管105安装在油层立管108内；在表层内衬管105和油层立管108的间隙内浇注底层内衬材料106，实现生产套管108和内衬管105的可靠连接，并对电伴热带107形成保护；表层内衬材料105不仅要有良好的耐磨性，而且还应具备良好的导热性，以保证电伴热带107所产生的大部分热量被可燃冰原气吸收，底层内衬106如兼具保温功能，则不需要保温绝热层109和外套管110。

作为优选，在外螺纹接头101A处，侧向钻有多个孔，先在孔中填注高分子绝缘材料104，再在高分子绝缘材料104内部钻一孔，内部填充导体103，伴热带的每根线在接头处与填充导体103连接，形成与触点电导通。

作为优选，在外螺纹接头的外表面加工一凹槽，向其中填注高分子绝缘材料104，并使之与侧孔中的绝缘材料相连；再在绝缘材料104上加工一凹槽，内嵌导体103，延伸至触点102，然后再用高分子绝缘材料覆盖在导体103上方。

作为优选，对应外螺纹接头101A，在内螺纹接头101B上做对应的触点，当外螺纹接头和内螺纹接头耦合时，既能保证螺纹密封面的连接，又能使得各立管管段间电伴热带导通。

作为优选，油层立管间的接头可采用法兰型式，在法兰接头101C处，侧向钻有多个孔，先在孔中填注高分子绝缘材料104，再在104内部钻一孔，内部填充导体103，伴热带的所有导线均在接头处与导体103连接，实现与触点导通，除了良好的耐磨性，表层内衬还应具备良好的导热性，以保证电伴热带107所产生的热量全部被流体吸收。

作为优选，在法兰接头的外表面开槽，向其中填注高分子绝缘材料104，使之与侧孔中的绝缘材料相连，以保证导体103与生产套管的绝缘，随后在绝缘材料104上开槽，内嵌导体103，延伸至触点102C处，然后再用绝缘材料覆盖在导体103的上方。

本实用新型的有益效果是：这种设计可以使立管连接一次完成，提高现场的施工效率，且有高可靠性。本装置能保证伴热带的电流导通，降低可燃冰开采过程中的立管堵塞风险。

附图说明

图1是电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置及立管外螺纹接头端示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是伴立管内螺纹接头端结构示意图；

图4是图3立管内螺纹接头B向视图；

图5是电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置及立管法兰密封接头示意图；

图6是图5立管法兰接头C向视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型描述的一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置，该装置包括以下内容：一连接海底井口到水上生产树的立管，立管的一端为外螺纹接头，另一端为内螺纹接头；一置于立管内的防腐耐磨内衬管，该防腐耐磨内衬管为高分子材料；一层缠绕于防腐耐磨内衬管外面的电伴热带；在已缠绕电伴热带的内衬管与立管的间隙内，浇注内部衬里底层材料；一保温隔热层，置于立管外；一套立管管段间的电源连接系统，在外螺纹接头的外表面加工一凹槽，凹槽内填注绝缘材料，绝缘材料中心内嵌导体，导体延至立管端头并与一电源接触头相连；两相邻立管管段通过螺纹连接后，两电源接触头最终停在同一位置，相互接触，电源联通；底层内衬位于内衬管和立管之间，采用高分子材料浇注成型，用于粘接内衬管和立管，具有保温性能好、电绝缘、有较强的粘接能力，不与电伴热带的包覆层发生化学反应。

作为优选，保温隔热层为聚乙烯或聚丙烯材料。

图1是油层立管外螺纹接头示意图，在该实施例中包括油层立管108，底层内衬106，电伴热带107，表层内衬管105，外螺纹接头101A，以及多个伴热带导线触点；依据保温隔热层要求，还可添加一套外层保护管110和立管外保温隔热层109，保温隔热层可以是保温隔热材料，也可以是真空层；在立管的一端为外螺纹接头101A，在管段的另一端为内螺纹接头101B（图3），表层内衬管105由高分子材料经过挤压成型制备，其外径小于油层立管108的内径；电伴热带107缠绕在内衬管105外表面，而后将缠绕好电伴热带107的内衬管105安装在油层立管108内，在表层内衬管105和油层立管108的间隙内浇注底层内衬材料106，实现生产套管108和内衬管105的可靠连接，并对电伴热带107形成保护，表层内衬材料105不仅要有良好的耐磨性，而且还应具备良好的导热性，以保证电伴热带107所产生的大部分热量被可燃冰原气吸收，在本实施例中，底层内衬106如兼具保温功能，则不需要保温绝热层109和外套管110。

在外螺纹接头101A处，侧向钻有多个孔（根据伴热线数量确定，本实施例为2个），先在孔中填注高分子绝缘材料104，再在高分子绝缘材料104内部钻一孔，内部填充导体103，伴热带的每根线在接头处与填充导体103连接，形成与触点102A1和102A2电导通。

图2是外螺纹接头101A的A向视图，在外螺纹接头的外表面加工一凹槽，向其中填注高分子绝缘材料104，并使之与侧孔中的绝缘材料相连；再在绝缘材料104上加工一凹槽，内嵌导体103，延伸至触点102，然后再用高分子绝缘材料覆盖在导体103上方。

图3是螺纹式内电伴热立管结构内螺纹接头101B的示意图，对应外螺纹接头101A，在内螺纹接头101B上做对应的触点，当外螺纹接头和内螺纹接头耦合时，既能保证螺纹密封面的连接，又能使得各立管管段间电伴热带导通。

在另一实施例中（见图5），油层立管间的接头采用法兰型式，在法兰接头101C处，侧向钻有多个孔（根据伴热线数量确定，本实施例为2个），先在孔中填注高分子绝缘材料104，再在104内部钻一孔，内部填充导体103，伴热带的所有导线均在接头处与导体103连接，实现与触点102C1和102C2导通。除了良好的耐磨性，表层内衬还应具备良好的导热性，以保证电伴热带107所产生的热量全部被流体吸收。

图6是法兰式内电伴热立管的法兰接头C向视图，在法兰接头的外表面开槽，向其中填注高分子绝缘材料104，使之与侧孔中的绝缘材料相连，以保证导体103与生产套管的绝缘，随后在绝缘材料104上开槽，内嵌导体103，延伸至触点102C处，然后再用绝缘材料覆盖在导体103的上方。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电伴热带置于立管内的可燃冰原气立管装置，其特征在于，该装置包括以下内容：一连接海底井口到水上生产树的立管，立管的一端为外螺纹接头，另一端为内螺纹接头；一置于立管内的防腐耐磨内衬管，该防腐耐磨内衬管为高分子材料；一层缠绕于防腐耐磨内衬管外面的电伴热带；在已缠绕电伴热带的内衬管与立管的间隙内，浇注内部衬里底层材料；一保温隔热层，置于立管外；一套立管管段间的电源连接系统，在外螺纹接头的外表面加工一凹槽，凹槽内填注绝缘材料，绝缘材料中心内嵌导体，导体延至立管端头并与一电源接触头相连；两相邻立管管段通过螺纹连接后，两电源接触头最终停在同一位置，相互接触，电源联通；底层内衬位于内衬管和立管之间，采用高分子材料浇注成型，用于粘接内衬管和立管，具有保温性能好、电绝缘、有较强的粘接能力，不与电伴热带的包覆层发生化学反应。

2.根据权利要求1所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，保温隔热层为聚乙烯或聚丙烯材料。

3.根据权利要求1所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，立管装置包括油层立管、底层内衬、电伴热带、表层内衬管、外螺纹接头以及多个伴热带导线触点；依据保温隔热层要求，还可添加一套外层保护管和立管外保温隔热层，保温隔热层可以是保温隔热材料，也可以是真空层，在立管的一端为外螺纹接头，在管段的另一端为内螺纹接头，表层内衬管由高分子材料经过挤压成型制备，其外径小于油层立管的内径；电伴热带缠绕在内衬管外表面，而后将缠绕好电伴热带的内衬管安装在油层立管内；在表层内衬管和油层立管的间隙内浇注底层内衬材料，实现生产套管和内衬管的可靠连接，并对电伴热带形成保护；表层内衬材料不仅要有良好的耐磨性，而且还应具备良好的导热性，以保证电伴热带所产生的大部分热量被可燃冰原气吸收，底层内衬如兼具保温功能，则不需要保温绝热层和外套管。

4.根据权利要求3所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，在外螺纹接头处，侧向钻有多个孔，先在孔中填注高分子绝缘材料，再在高分子绝缘材料内部钻一孔，内部填充导体，伴热带的每根线在接头处与填充导体连接，形成与触点电导通。

5.根据权利要求4所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，在外螺纹接头的外表面加工一凹槽，向其中填注高分子绝缘材料，并使之与侧孔中的绝缘材料相连；再在绝缘材料上加工一凹槽，内嵌导体，延伸至触点，然后再用高分子绝缘材料覆盖在导体上方。

6.根据权利要求5所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，对应外螺纹接头，在内螺纹接头上做对应的触点，当外螺纹接头和内螺纹接头耦合时，既能保证螺纹密封面的连接，又能使得各立管管段间电伴热带导通。

7.根据权利要求1所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，油层立管间的接头可采用法兰型式，在法兰接头处，侧向钻有多个孔，先在孔中填注高分子绝缘材料，再在内部钻一孔，内部填充导体，伴热带的所有导线均在接头处与导体连接，实现与触点导通，除了良好的耐磨性，表层内衬还应具备良好的导热性，以保证电伴热带所产生的热量全部被流体吸收。

8.根据权利要求7所述的可燃冰原气立管装置，其特征在于，在法兰接头的外表面开槽，向其中填注高分子绝缘材料，使之与侧孔中的绝缘材料相连，以保证导体与生产套管的绝缘，随后在绝缘材料上开槽，内嵌导体，延伸至触点处，然后再用绝缘材料覆盖在导体的上方。