CN85106192A - 保温蒸汽注入管线的插入管件 - Google Patents

Abstract

一种用于保温的蒸汽注入管线，在其两根双层管段的接头区进行隔热的插入管件。该插入管件装于对接的管段内，并从内部遮蔽该两根管段的端部。该插入管件是一个双层装置，管壁之间有间距但在端部又是连起在一起，在双层壁间形成的环形空间内可以放入保温材料。同时，该插入管件与两个管端中的一个相结合，但与另一个保持间隙，用以防止蒸汽泄漏但又允许蒸汽进入插入管件与管接头之间的空隙，并在该处冷凝成水以构成一种隔热的介质。

Description

本发明涉及保温的蒸汽输送管线，例如向地下含油结构注入蒸汽以提高原油回采率的管线，这类管线由一长串能保温的双

管段连接而成;本发明尤其是涉及一种管线装置，在其一个或多个管段接头处装有园柱形的插入管件，以减少接头处的热能损失。

将高温高压蒸汽注入地下含油结构已成为提高原油回采率的一种重要的采油方法。典型的做法是将保温的双

管段用带螺纹的套管或管接头将其连接起来成为管串，每一双

管段包括套装起来的同心的内管和外管，雨管之间有一环形空间，该环形空间在管段的两端是闭合的，空间内充填保温材料。注汽管串要有适当的保温措施以保证在其底部蒸汽质量最佳。

每一管段的两端用密封环或套筒与内外管封焊起来以此来密封环形空间，或者也可以将内管的两端扩口使与外管接触，然后在端部将两管封焊起来。每根管段的外管端部外表面车有螺纹，用一个带有内螺纹的管接头将两根对口的管段连接起来。由于内外管的端部是封焊在一起的，有可观的热量会通过焊缝或其他连结内外管的装置传递到管接头而散失掉。

本发明的一个目的是采用一种装置来减少管接头附近的散热损失。

本发明的另一目的是采用这样一种装置使蒸汽冷凝水积存在管接头附近并处于不流动的状态，从而起到一种隔热介质的作用。

本发明还有一个目的是要提供一种结构上坚实而在使用中又可靠的装置。

本发明所提出的实质性各项特征将在后附的并作为本说明书一个组成部分的“专利权利要求范围”中具体列出。为了理解此项发明及它在工作中的优点和使用中所能达到的具体目标，需要参阅后附的图纸以及描述本发明最佳实施方案的说明材料。

作为本说明书组成部分的附图，其中所注明的号码在所有图纸中指的都是同一个或其相当的零部件，这些附图包括：

图1为注汽管串某一局部的垂直剖面图，在图中示有按照本发明的最佳实施方案所装设的隔热插入管件;

图2为图1中2-2线所切的断面;

图2A为图2右半边的局部放大图;

图3为按照本发明第二种实施方案装设的插入管件的半剖面图;

图4为类似图3的本发明另一实施方案的剖面图;以及

图5为类似图3的本发明又一种实施方案的剖面图。

图1示出了注汽管串的一个局部，此种管串是由多根伸长的管段10以管口对管口的方式最好由管接头11将其连接而成，图中仅示出了一个接头。每根管段10是由同心套装的内管12和外管13组成的双层管。两层管子之间在径向互不接触以形成一个环形的空间14。

每根内管12有一个圆筒形的主管体40，其内径可视为注汽管串内无阻碍流通截面的大小。此内径在图1中的编号为42。每根内管12的主管体40两端的端部41和45做成径向扩张的扩口直至其触及外管13的管口，因此在管段端部有比正常流通截面更大一些的空间。内管和外管在端部由环焊缝15将其封闭并结合在一起，因此可以将内外管之间的环形空间14抽成真空并/或充填保温材料以减少蒸汽流经内管时的热量损失。

图1中的箭头43表示蒸汽在管内朝下的流动方向。每个管接头11将上、下两根对口管段10的外管13用螺丝连接起来并保持两管的中线对直。但本发明的适用范围也包括以其他方式连接的管子。通常在两根对接的管段10的端部之间留有空隙16。

如果接头处没有适当的保温措施，相当可观的热量将从管接头11及其附近的管子表面散失掉。为了提供所需的保温措施，在注汽管串内部部每个管接头11处装设一个园柱形的管件20，该管件一般装在两根对接内管12的内孔42及其各自的端部41和45之间，并遮蔽该两根对接内管端部41和45内壁的一部分。该圆柱形隔热管件一般位于流动通道之外，如图1和图2所示，以使管内流体的流动不受隔热管件20的阻碍。

插入管件20有一个圆柱形的内壳22，其内径在图中以44表示，并与内管的主管体40的内径42大致相当，这样管内流体的流动一般就不致受阻。管件20还有一个外壳同心地套装在内壳22之外，两者之间有一个环形空间25可供充填保温材料。外壳23的两端可以用密封的方式（例如封焊）同内壳连结起来，这样环形空间25就可抽成真空形成隔热层。在环形空间25内用反射箔26和玻璃丝线29缠绕在内内壳22的外表面上以起隔热的作用。其他可用的保温材料包括（但不限于）氧化铝一氧化硅、硅酸钙、玻璃、矿质和高岺土纤维状保温材料;粉状的保温材料诸如硅藻土、珍珠岩、

石以及氧化硅溶胶santocel^＊;泡沫状的保温材料如硅、硼酸盐等以及其他多层型的保温材料。环形空间还可抽成真空后再注入低导热性的气体。例如氩气，以提高插入管件的隔热性能。所使用的保温材料宜具有高的抗压强度，插入管件的内外壳22和23则最好采用薄壁结构以减少导热损失。此外，在外壳23的内壁最好具有沿周向和轴向分布、穿过环形空间25并抵住内壳22的凸筋27和28，以使内外壳22和23互相分开并保持环形空间25为所要求的最小宽度。这些凸筋27和28也可从内壳的外壁向外伸出，这种结构对组装插入管件更方便些。但也可以使用玻璃丝线29或其他合合适的、具有较高抗压强度的材料来代替凸筋27和28。环形空间25可留有通道，以使空间内充满蒸汽，蒸汽凝结成水可以起隔热作用，并可使在运行时由于蒸汽压力引起的应力以及由于温差造成膨胀引起的应力显著地降低。

最好在外壳23周围采取措施如凸筋或如图1中所示的那种套环30来加固插入管件20，并可减少在空隙16水中出现导热环流，套环30伸入插入管件和管接头之间的间隙16。这一加固套环30最好沿周向有一些（例如48个）小孔32，这些小孔的轴线与管段10的轴线基本平行。小孔的作用是在插入管件与下面管段的啦叭口之间配合不严而有漏泄时，可将泄漏液引离管接头的内壁，经小孔流走还可以减少套环30传导的散热量。

在插入管件20和管接头11之间的空隙16内所积存的死水可以起隔热的作用。由于插入管件20的装设位置接近注气管串内的流体通道，要消除或尽量减小流体通过插入管件20和管接头11之间的空隙流向插入管件的下端再进入下面的管段。为了防止任何进入空隙16的蒸汽向下流经插入管件的下端而回流入下面管段的通道中，以使空隙内可存放死水而起到隔热作用，插入管件的下端24是做成锥形的，其斜面的周界与下面管段10的上端41内侧的喇叭一口紧密接触以形成一个密封的配合，如图1所示。插入管件下端的固定可以用静配合的方式并/或用熔焊或铜焊沿整个圆周与内管12相结合。但插入管件20也可做成便于拆卸的，例如在图3中所示，其下端24与内管12之间采用螺纹33结合的方式。图4所示为另外一种方案，该方案中加固套环有一个穿过空隙16的径向伸出部分34与管接头用螺纹38相结合。

曾经测定过，当两根对接的长约30～40英尺的管段的端部41和45其中被遮蔽的长度小于0.2英尺，尤其是当小于0.1英尺时，通过管接头散失的热量将显著增加。因此装设本发明的插入管件20的理想方式是：它遮蔽对接的管段10的喇叭口的长度至少应有0.2英尺，最好遮蔽0.2英尺。插入管件20在管串内的位置最好是它的上端47比管接头11的上端稍低一些，这样管接头11在轴向超出插入管件上端47的突出部分可以防止上面的管段10在同下面的管段进行对接时不慎撞击管件20而将其损失，或使插入管件下端与下管的端部41的配合受到不利的影响。

管端41和45可以是内管的延伸段，也可以是另外制成而焊到内管上去的一般称之为“延伸”的喇叭管。如果内管的端部41和45形状不同，则难以将插入管件同时连结41和45，其结果可能会是它与下管端部41的配合不合适而引起上面提到的蒸汽漏泄现象。图中的35是根据本发明的一个内容，在插入管件与上管端部45之间留有约为 1/16 英寸的间隙，其作用是一方面要避免插入管件的上端与上管端部45相接触而使插入管件的下端与下管端部41的紧密配合受到不利的影响，另一方面此间隙可以允许蒸汽通过而进入空隙16，但由于插入管件的下端与下面管段10的上端41之间是密封的配合，蒸汽就在空隙16内凝成死水而不会流动。

如果环形空间25处的隔热作用主要依靠一层反射箔和0.020英寸的空气间隙，则在注汽时该插入管件将会承受很高的应力。产生应力的主要原因是蒸汽的高压力和两层壁面之间由于相对膨胀而引起的热应力。这可在环形空间的两端设置两圈0.015英寸高的环形凸筋27和28，并可在两圈凸筋之间缠上1.5英寸长的一层玻璃丝线，使在上述应力作用下环形空间25得以保持。在插入管件外壳的周围可以焊上一个 3/4 英寸的套环以构成加固环30，从而进一步增强插入管件的双层结构。

虽然采用在环形空间25内增加保温材料的双层结构插入管件是理想的，但在某些条件下所增加的隔热效益或许还不足以使采用双层结构成最有利的选择，则可以采用图5中所示的单层的插入管件53。该插入管件53由一个能遮蔽两根内管端部41和45的短管50、一个与41相结合的端件54和一个套环30组成。如同双层插入管件的情况一样，管件50的上端与内管端部45之间应留有间隙。

本发明所提供的插入管件可以用来减少接头区的散热损失和热冲击，而同时又保持一个平滑的流体通道。

本发明的某些特点可以在未使用本发明的另外一些特点的条件下仍能充分发挥它的优点。虽然对本发明的实施方案作了详细的叙述以说明本发明原理的具体应用，但也应该理解本发明可以在不违背这些原理的条件下采用其他的实施方案。

Claims (22)

1、此装置用于输送蒸汽，它是由不少于两根管段组成的串接管线，所述管段在它们管口与管口之间有一空隙並在同一轴线上对口连接，每根上述管段包括一外管和一内管，上述内管同心地装在上述外管之内並与外管保持间距，从而在上述内管和外管之间形成一个环形空间；上述内管的园柱形管体的两端管口向上述外管扩张並与外管相连结，此环形空间内可以设置保温装置；在上述内管园柱形管体内形成一输送蒸汽的园柱形通道，本装置还有一园柱形插入管件，它装在上述两对接的内管内部並遮住上述两对接内管的端部，此插入管件与上述两个内管端中的任一个相连结，而与另一个内管端不相连结並在它们之间形成一径向间隙使得流入间隙的蒸汽冷凝成水，同时利用间隙内的冷凝水起到隔热介质的作用。

2、权利要求1所述装置中的插入管体是由一个圆筒形内件和一个圆筒形外件所组成，上述圆筒形外件包在上述圆筒形内件的外面，两者之间有间距从而形成一个环形空间，上述内件和外件的端部是连在一起的。

3、权利要求2所述装置中的插入管件从上述两个管端中的一个沿轴向延伸到另一端，上述连接两根管段的管接头则从上述两个管端中的一个沿轴向延伸到超过上述插入管件另一端之处。

4、权利要求2所述装置还包括设置于上述环形空间中的隔热装置。

5、权利要求1所述装置中将上述插入管件上一个锥形端部表面与上述管端中所述及的一个相配合表面相互接触的连结方法。

6、权利要求1所述装置还包括一个从上述插入管件伸展到上述空隙内的加固装置。

7、权利要求6所述装置中的加固装置由一个箍在上述插入管件外周的套环构成，上述加固装置还包括在上述套环上钻有至少一个与内管蒸汽通道基本平行的钻孔。

8、权利要求2所述装置还包括多圈分布在上述内件及外件之一的环形凸筋，上述凸筋穿过上述环形空间伸向上述内件及外件的一个。

9、权利要求2所述装置中的插入管件对上述两个管端中的每一个管端沿长度方向的遮蔽度至少为0.1英尺。

10、权利要求1所述装置中的插入管件对上述两个管端中的每一个管端沿长度方向的遮蔽度至少为0.1英尺。

11、权利要求1所述装置中的插入管件对上述两个管端中的每一个管端沿长度方向的遮蔽度至少为0.2英尺。

12、用于输送蒸汽的装置，该装置是一条由不少于两根管段组成的串接管线，所述管段管口与管口之间有一空隙并在同一轴线上对口连接的装置，每根上述管段包括一根外管和一根内管，上述内管同心地装在上述外管之内并与外管保持间距，从而在上述内管和外管之间形成一个环形空间;上述内管的圆柱形管体的两端向上述外管扩张并与上述外管相连结，环形空间内可以设置保温装置;上述内管的圆柱形管体内部形成一个输送蒸汽的圆柱形通道，一个圆柱形的插入管件装在上述两根对接管段内部并遮蔽上述两根管段的端部;将上述插入管件与上述管端中至少一个管端相连结的装置;上述插入管件由一个圆柱形内件和一个圆柱形外件组成，上述圆柱形外件包在上述圆柱形内件的外面，两者之间有间距从而形成一个环形空间，上述内件和外件的端部是连在一起的无径向间隙。

13、权利要求12所述装置中的插入管件从上述两个管端中的一个沿轴向延伸到另一端，上述连接两根管段的管接头则从上述两个管端中的一个沿轴向延伸到超过上述插入管件另一端之处。

14、权利要求12所述装置还包括设置于上述形空间中的保温装置。

15、权利要求12所述装置中将上述插入管件上一个锥形端部表面与上述管端中的一个相配合表面相互接触的连结方法。

16、权利要求12所述的装置还包括一个箍在插入管件外周并伸入上述空隙内的套环加固措施，上述套环包括在其上至少有一个与内管中蒸汽通道基本平行的对穿钻孔。

17、权利要求12所述装置还包括多根凸筋分布在上述内件及外件之一的圆周上，上述凸筋穿过上述环形空间伸及上述内件及外件中的另外一个。

18、权利要求12所述装置中的插入管件对上述两个管端中的每一个管端沿长度方向的遮蔽度至少为0.1英尺。

19、权利要求12所述装置中的插入管件对上述两个管端中的每一个管端沿长度方向的遮蔽度至少为0.2英尺。

20、权利要求12所述装置还包括一个从上述插入管件伸入上述空隙内的加固装置。

21、权利要求1所述装置还包括从上述插入管件伸入上述空隙的装置，目的在于减少上述空隙内积存水所出现的环流。

22、权利要求12所述装置还包括从上述插入管件伸入上述空隙的装置，目的在于减少上述空隙内积存水所出现的环流。

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