DE3215201A1

DE3215201A1 - Isolierte hochtemperatur-verrohrungsbaugruppe

Info

Publication number: DE3215201A1
Application number: DE19823215201
Authority: DE
Inventors: Victor Robert Tacoma Wash. Brown; Edgar Oran Stephenson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1982-11-11
Also published as: FI821362L; FI72590B; NL8201382A; FI821362A0; FI72590C; US4415184A; JPS57190193A

Description

Isolierte Hochtemperatur-Verrohrungsbaugruppe

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf isolierte Verrohrungen zur Übertragung von heißem Fluid und betrifft insbesondere eine neue und verbesserte isolierte Verrohrungsbaugruppe zur ölbohrlochdampfinjektion oder zum Dampftransport über der Erdoberfläche, bei der die Wärmeübertragung zwischen dem Fluid und den Verrohrungsteilen stark verringert ist, eine größere bauliche Festigkeit und Zuverlässigkeit vorhanden sind und die äußeren Abschnitte von mehreren Verrohrungen wiederholt und starr miteinander gekuppelt werden können, wobei eine Standardölfeldausrüstung benutzt wird, ohne daß es zu einer Fluidleckage kommt, wobei die inneren Abschnitte der Verrohrungen in Längsrichtung auftretende Expansions- und Kontraktionskräfte, welche aufgrund von Temperaturänderungen des durch sie transportierten Fluids auftreten, mit minimalen Relativbewegungen ab-

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sorbieren.

Verrohrungen, die benutzt werden, um Fluids zum Bohrlochtiefsten zu übertragen, müssen so aufgebaut sein, daß sie baulich starr und lecksicher sind und trotzdem eine Temperaturwechselbeanspruchung aufgrund des durch sie hindurchfließenden Fluids aushalten können. Das gilt insbesondere, wenn die Verrohrungsbaugruppe benutzt wird, um Dampf sehr hoher Temperatur in ein ölbohrloch zu injizieren. Zweck der Dampfinjektion ist es, die Viskosität von schwerem Erdöl so zu verringern, daß es zur Erdoberfläche gepumpt oder gedrückt und so die Gewinnung ausgedehnt werden kann. Die Verrohrungsbaugruppen, die auf solche Art benutzt werden, sind jedoch mehreren potentiell zerstörerischen Kräften ausgesetzt. Sehr große statische innere und äußere Druckkräfte werden auf die Verrohrungswände und die Kupplungen ausgeübt, wenn die Baugruppen tief in die Erde eingeführt werden. Jede Verrohrung ist der axial gerichteten Kraft des Gewichtes der anderen Verrohrungen ausgesetzt, die unter ihr in dem Rohrstrang aufgehängt sind. Die Korrosions- und Erosionswirkungen und die Druckkräfte, die durch den Dampf selbst an den inneren Teilen der Verrohrung verursacht werden, sowie die unterschiedliche Wärmeaus.dehnung von solchen Teilen, die durch den Dampf hoher Temperatur verursacht werden, sowie eine Verunreinigung durch Fluids aus dem Bohrlochtiefsten können zu einem baulichen Versagen der Verrohrungsbaugruppe führen. Isolierte Baugruppen, die gegenwärtig zum Transport von Fluids mit weniger extremen Temperaturen benutzt werden, können nicht ohne weiteres für ölbohrlochdampfinjektionszwecke eingesetzt werden, weil das die rauhen Bedingungen, die unten im Bohrloch herrschen, nicht zulassen. Auf herkömmliche Weise isolierte Durchflußrohre lassen eine Verunreinigung der Isolation durch Fluids vom Bohrlochtiefsten zu, was zu einem Verlust der Isoliereigenschaften und zu einem

potentiellen Versagen der permanenten Bohrlochverrohrung aufgrund von überbeanspruchung führt. Bei einer weiteren bekannten Methode wird der größte Teil der Isolation in einen verschlossenen Metallmantel eingeschlossen, wobei aber der Verbindungsbereich vollständig unisoliert bleibt, damit Werkzeuge zur Verbindungsherstellung angesetzt werden können. Dieser unisolierte Teil gestattet eine örtliche starke Wärmeübertragung zu der permanenten Bohrlochverrohrung, wodurch in dieser Verrohrung Spannungen erzeugt werden, die die Gefahr eines Ausfalls der Verrohrung mit sich bringen. Bei einer weiteren bekannten Methode wird die gesamte Länge mit herkömmlicher Isolation mäßigen K-Faktors umhüllt, das innere und das äußere Rohr werden aber mit einer Kupplung hoher Wärmleitfähigkeit aneinander befestigt, was zu einem übermäßigen Wärmeverlust und zu übermäßig hohen Temperaturen an den Gewinden des äußeren Rohres führt. Bei älteren Systemen sind keine Vorkehrungen zum Aufnehmen der Wärmeausdehnung des Durchflußrohres getroffen, die mehr als 3 m(10 feet) in Bohrlöchern mäßiger Tiefe betragen und sehr, schwierige Abdichtungsprobleme für den unteren Bohrlochpacker mit sich bringen kann. Bei einem älteren System wird die Wärmeausdehnung mit Hilfe eines dünnen flexiblen Balges aufgenommen, der außerdem den Isolationsring zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr verschließt (US-PS 4 130 301). Die Notwendigkeit der Flexibilität in dem Dichtungsbalg macht diesen beschädigungsanfällig. Die Aufnahme der Rohrausdehnung ohne eine entsprechende Isolationsausdehnung erzeugt Wärmeisolationsspalte. Die Ausdehnung der Rohre erzeugt außerdem einen Kupplungshohlraum veränderlicher Länge, was erfordert, eine kompressible Hohlraumisolation zu benutzen und die Kupplung Frischdampfdrücken und -temperatüren auszusetzen.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine neue und

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verbesserte isolierte Verrohrungsbaugruppe zum übertragen von Fluids zu schaffen, bei der die auf Temperaturänderungen zurückzuführende Längung eines inneren fluidführenden Abschnittes jeder Verrohrung durch die starre äußere Verrohrung behindert wird.

Gemäß der Erfindung werden Belastungen, die in dem inneren Abschnitt aufgrund von Temperaturänderungen hervorgerufen werden, mit vernachlässigbarer Änderung der Länge über einen langgestreckten Axial- oder Druckring, der Wärmeverluste über die bauliche Verbindung minimiert, zu dem äußeren Gehäuse übertragen.

Die Erfindung schafft eine isolierte Verrohrungsbaugruppe, bei der die den fluidführenden Teil jeder Verrohrung von den starren Teilen trennende Isolation isoliert und so vor dem Fluid geschützt ist.

Gemäß der Erfindung wird die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung von dem inneren Rohr zu dem äußeren Rohr über den Druckring in dem Kupplungsbereich minimiert.

Weiter wird gemäß der Erfindung ein Kupplungshohlraum mit festem Volumen geschaffen, das sich bei einer Temperaturoder Druckänderung nicht nennenswert verändert, so daß eine starre Isolation, die in der Lage ist, die hohe Temperatur und den hohen Druck von Frischdampf auszuhalten, in dem Kupplungshohlraumbereich benutzt werden kann.

Weiter schafft die Erfindung eine Primärdampfdichtung an dem Innenrohr, die den Austritt von Frischdampf in den Kupplungshohlraum wirksam verhindert und so die Berührung des Dampfes mit der Verrohrungskupplung und der Kupplungshohlraumisolation

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verhindert -

Bei der isolierten Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung bilden zum Verbinden von benachbarten Verrohrungen verwendete Kupplungen eine Sekundärdichtung, die vor dem Fluid hoher Temperatur normalerweise durch den Primärdichtring an der Innenrohrbaugruppe geschützt ist.

Die isolierte Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung isoliert auf ihrer gesamten Länge, wodurch hohe Wärmeverluste in dem Kupplungsbereich vermieden werden.

Die isolierte Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung hat eine wesentlich niedrigere Gesamtwärmeleitfähigkeit als bekannte Verrohrungen.

Die isolierte Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung hat mit Außengewinde versehene Abschnitte, die ohne Verletzung des abgedichteten Isolationsringes leicht repariert werden können.

Die isolierte Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung ist in der Lage, radiale und longitudinale statische und dynamische Kräfte während des Transportes und beim Einbau auszuhalten, ohne schadhaft zu werden.

In einer Ausführungsform weist die isolierte Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung mehrere isolierte Verrohrungen auf, die, wenn sie miteinander gekuppelt sind, das Hindurchströmen von Fluids mit hohen Drücken und Temperaturen bei geringem Wärmeverlust und ohne Leckage gestatten. Jede Verrohrung weist einen äußeren und einen inneren rohrförmigen Abschnitt auf, die in radialem Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen sich einen Ringraum begrenzen. Der

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Ringraum ist mit Wärmedämmaterial gefüllt, bei welchem es sich vorzugsweise um eine hochwirksame mehrschichtige oder ; aus Mikro-Hohlperlen bestehende Isolation handelt, und eine Füllstelle in dem äußeren rohrförmigen Abschnitt gestattet, den Ringraum von Luft zu befreien und mit einem Gas geringerer Wärmeleitfähigkeit zu füllen, das die Isolation umhüllt _; und so die Isoliereigenschaften der Verrohrung verbessert.

Ein fluiddichter tragender Druckring an jedem Ende der Ver- * rohrung verschließt den äußeren und den inneren rohrförmigen: Abschnitt und überträgt die Wärmeexpansions- und -kontraktionskräfte von dem inneren rohrförmigen Abschnitt zu dem äußeren rohrförmigen Abschnitt, wobei er außerdem die Isolation innerhalb des Ringraums vor dem Fluid schützt. Jeder Druckring ist mit dem inneren rohrförmigen Abschnitt in einem Bereich verbunden, der sich mit Abstand einwärts von dem Ende des betreffenden Abschnitts befindet. Dadurch kann, wenn zwei Verrohrungen miteinander verbunden werden, ein Dichtring über Abstand aufweisenden gegenüberliegenden Enden von benachbarten inneren rohrförmigen Abschnitten angebracht werden, um das Entweichen von Fluid in den Kupplungshohlraum und das Hindurchtreten von Dampf durch die Kupplungsisolation zu verhindern. Darüber hinaus wird ein isolierter Füllring in den Kupplungshohlraum eingepaßt, um eine Wärmeübertragung von dem inneren Rohr zu der äußeren Verrohrungskupplung zu blockieren. Eine mit Gewinde versehene Kupplung wird auf die Enden von benachbarten Verrohrungen aufgeschraubt, um diese längs und koaxial starr zusammenzuhalten.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Teillängsschnittansicht einer

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isolierten Verrohrung nach der Erfindung,

Fig. 2A eine Querschnittansicht nach der

Linie 2-2 in Fig. 1 einer isolierten Verrohrung mit einer mehrschich-· tigen Isolation in dem Ringraum,

Fig. 2B eine Querschnittansicht nach der

Linie 2-2 in Fig. 1 einer isolier- ■ ten Verrohrung mit einer Isolation in Form von Mikro-Hohlperlen in dem Ringraum, und

Fig. 3 eine Teillängsschnittansicht der iso

lierten Verrohrungsbaugruppe nach der Erfindung, die zwei Verrohrungen und eine Kupplungsvorrichtung aufweist.

Fig. 1 zeigt eine isolierte Verrohrung 10. Die Verrohrung 10 kann auf im folgenden beschriebene Weise mit weiteren isolierten Verrohrungen zu einer Leitung für den Transport von Fluids, insbesondere Fluids hoher Temperatur, über große Entfernungen mit geringem Wärmeverlust und ohne Leckage verbunden werden.

Die äußere Wand der Verrohrung 10 wird durch einen äußeren rohrförmigen Abschnitt 12 gebildet. Die innere Wand der Verrohrung, die ein Durchflußrohr bildet, durch das Fluids strömen, wird durch einen inneren rohrförmigen Abschnitt 14 gebildet. Der innere und der äußere rohrförmige Abschnitt sind konzentrisch, und der radiale Abstand zwischen den Wänden des inneren und des äußeren Abschnitts ist so, daß ein Ringraum 16 vorhanden ist.

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Das besondere Material, aus welchem die rohrförmigen Abschnitte hergestellt werden, sowie dessen Qualität und Dicke richten sich nach den Bedingungen, denen die Verrohrung ausgesetzt ist. Mehrere Faktoren müssen berücksichtigt werden. Die rohrförmigen Abschnitte sollten aus einem Material hergestellt werden, das eine ausreichende bauliche Festigkeit für die Verrohrung ergibt. Wenn es der Hauptzweck der Verrohrung ist, Hochdruckdampf tief in die Erde zu injizieren, muß das Material außerdem in der Lage sein, die Auswirkungen von übermäßigem Druck, übermäßiger Temperatur und übermäßiger Korrosion auszuhalten. Wenn die rohrförmigen Abschnitte während der Fertigung geschweißt werden, muß weiter ein Material geeigneter Schweißbarkeit gewählt werden. Stahllegierungen verschiedener Typen sind Beispiele von Materialien, die zur Herstellung der rohrförmigen Abschnitte 12 und 14 geeignet sind.

Das Gebiet in dem Ringraum 16 an jedem Ende der Verrohrung 10 bildet einen Kupplungshohlraum 18. Innerhalb des Hohlraums 18 ist ein fluiddichter Druckring 20 angeordnet. Die Druckringe 20 dienen dem Zweck, die entsprechenden Enden der rohrförmigen Abschnitte zu verschließen und gleichzeitig ö.ie durch thermische Expansion und Kontraktion hervorgerufenen Kräfte von dem inneren rohrförmigen Abschnitt 14 auf den äußeren rohrförmigen Abschnitt 12 zu übertragen. Diese Abdichtung hindert in den Kupplungshohlraum 18 eintretendes Fluid am Eintritt in den Ringraum 16 und hindert in dem Ringraum enthaltenes Auffüllgas daran, zu Entweichen und dadurch den Isolationswert des darin enthaltenen Materials nachteilig zu beeinflussen. Um das zu erreichen, wird ein Ende des Druckringes 20 dicht mit der Innenfläche des äußeren Rohrabschnittes 12 an einer Stelle verbunden, die sich in einem wesentlichen axialen Abstand einwärts von dem Ende des Abschnitts 12 befindet, und das andere Ende wird auf gleiche Weise mit der Außenfläche des inneren rohrförmigen

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Abschnittes 14 in der Nähe von dessen Ende verbunden.

Der Schub- oder Druckring 20 kann aus irgendeinem Material bestehen, das in der Lage ist, die mechanischen Spannungen auszuhalten, die durch die thermische Belastung und den Dampf- ■ druck gekoppelt mit der korrodierenden Umgebung in dem ~ ; Bohrloch hervorgerurfen werden. Eine weitere Überlegung für die Auswahl des Druckringmaterials ist, daß, wenn das Gehäuse benutzt wird, um Fluids hoher Temperatur zu fördern,-insbesondere unter Druck stehenden Dampf, der Druckring in der Lage sein muß, bei zahlreichen Temperaturwechselbeanspruchungen richtig zu arbeiten, trotz der nachteiligen Auswirkungen der Temperatur-, Druck-, Lastspiel- und Korrosionsfaktoren .

Ein Beispiel eines geeigneten Druckringmaterials ist, wenn die Verrohrungen zum Injizieren von Dampf hoher Temperatur in Bohrlöcher benutzt werden, ein korrosionsbeständiger Stahl, wie Stahl des Typs AISI 316. Dieser kann im Falle von Dampf niedrigerer Temperatur zufriedenstellend durch eine Legierung, wie beispielsweise 4130-Stahl, ersetzt werden.

Die Form des Druckrings sollte so sein, daß die Wärmeübertragung zwischen dem heißen inneren Rohr und dem kälteren äußeren Rohr minimiert wird. Demgemäß sollte der Querschnitt des Druckringes so klein wie möglich sein, während die Länge des Druckringes ausreichend sein soll, um einen langen Wärmeweg zu schaffen, der den Temperaturabfall auf seiner Länge maximiert.

Die Druckringe 20 sind mit den entsprechenden Enden der rohrförmigen Abschnitte 12 und 14 mittels der Materialien

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verbunden, aus denen der Druckring 20 und die rohrförmigen Abschnitte 12 und 14 hergestellt sind. Wenn der Druckring und die rohrförmigen Abschnitte aus Stahl des Typs AISI 4130 bzw. Rohrmaterial der Qualität API 5A N-80 bestehen, kann die Verbindung beispielsweise hergestellt werden, indem die betreffenden Enden des Druckringes mit dem Rohrmaterial unter Verwendung eines hochfesten, korrosionsbeständigen Schweißdrahtes, wie beispielsweise G.E. B50A678-B3-Chrommolybdänstahllegierung, verschweißt werden. Das Verschweißen von beiden Druckringen mit dem inneren rohrförmi-; gen Abschnitt und von einem Druckring mit dem äußeren rohrförmigen Abschnitt kann in einer normalen Werkstattumgebung erfolgen; die abschließende Verschlußschweißung des zweiten Druckringes muß jedoch durchgeführt werden, während der innere rohrförmige Abschnitt auf eine Abmessung gelängt ist, die ungefähr gleich der Hälfte der Nennausdehnung ist, welche für einen nichteingespannten inneren rohrförmigen Abschnitt bei maximaler Betriebstemperatur zu erwarten ist. Dieser Vorspannvorgang ist erforderlich, um eine überbean-Epruchung (auf Druck) des inneren rohrförmigen Abschnittes während des normalen Dampfhochlaufbetriebes zu verhindern, und kann ausgeführt werden, indem die letzte Verschlußschweißung ausgeführt wird, während die Temperaturdifferenz zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr ungefähr halb so groß ist wie die Nennbetriebstemperaturdifferenz, oder durch mechanisches Dehnen des inneren Rohres. Zum Erleichtern des Herstellens der Schweißung zwischen dem zweiten Druckring 2 0 und dem äußeren Rohr 12 wird der mit Außengewinde versehene Abschnitt 15 erst nach dem Herstellen dieser Schweißung befestigt.

Die Druckringe können auch mit dem inneren und/oder dem äußeren rohrförmigen Abschnitt verbunden werden, indem der Ring und die rohrförmigen Abschnitte mit Gewinde versehen

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werden. Eine Abdichtschweißung zum Verhindern einer Leckage an den Gewinden empfiehlt sich an dem Dampfende der Gewinde.

Die Schubringe sind so ausgelegt, daß sie die Nennbetriebsaxialbelastungen bei den schlimmstenfalls auftretenden Tempe.-raturdifferenzen mit minimaler Kriechdehnung des Materials aufnehmen. Der Druckring überlappt den Stumpfschweißbereich des äußeren rohrförmigen Abschnittes 12 und bildet so einen wirksamen Stützring, der eine ausgezeichnete Dreifachschweißung ergibt. Eine Reparatur oder ein Austausch des Gewinde-abschnitts 15 kann erfolgen, indem der äußere rohrförmige Abschnitt an der Dreifachschweißung abgeschnitten und ein neuer Gewindeabschnitt angebracht wird, ohne daß der Isolationshohlraum verletzt wird.

Zentrierringe 21, die vorzugsweise mehrere Durchgangslöcher haben, um die Wärmeübertragung von dem inneren rohrförmigen Abschnitt 14 auf den äußeren rohrförmigen Abschnitt 12 zu minimieren, sind in Abständen über der Länge des inneren rohrförmigen Teils angeordnet und dienen zum Aufrechterhalten des gewünschten Abstandes zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Abschnitt.

Der übrige Teil des Ringraums 16 ist mit einem Wärmeisoliermaterial 22 gefüllt. Das geeignete Dämmaterial, das dafür benutzt wird, richtet sich nach dem Gebrauch, dem verfügbaren Ringraumvolumen und insbesondere nach den Temperaturextremwerten, denen die Verrohrungsbaugruppe ausgesetzt sein wird. Wenn beispielsweise die Verrohrungsbaugruppe zum Injizieren von Dampf in ein Bohrloch begrenzten Querschnittes benutzt werden soll, ist eine hochwirksame mehrschichtige oder mehrzellige Isolation geeignet.

Ein geeigneter Typ einer mehrschichtigen Isolation ist in

Fig. 2A gezeigt und besteht aus Schichten aus reflektierenden Aluminiumabschirmungen 24, die durch ein Distanzmaterial 26 niedriger Wärmeleitfähigkeit voneinander getrennt sind, das aus eine lose Bindung aufweisenden, willkürlich ausgerichteten, langen Glasfasern besteht. Fig. 2B zeigt eine typische mehrzellige Isolation 28 in einer Gas- oder Vakuumumgebung geringer Wärmeleitfähigkeit. Es kann jedoch, wie oben angegeben, jedes andere Isoliermaterial benutzt werden,, das die richtigen Wärmedämmeigenschaften besitzt, die der Gebrauchszweck der Verrohrungsbaugruppe erforderlich macht. Die benutzte mehrschichtige Isolation kann in Form eines Rohres hergestellt und in den Ringraum 16 eingeführt werden. Statt dessen kann sie als ebene Matte hergestellt und um den inneren rohrförmigen Abschnitt 14 gewickelt werden, wobei sie sich selbst ausreichend überlappt, um einen' Spaltwärmeverlust vernachlässigbar klein zu machen. Die mehrzellige Isolation kann durch herkömmliche Methoden in den Ringraum gegossen oder gepackt werden oder kann unter Verwendung eines Bindemittels in Form von zylindrischen Rohren odtr Rohrabschnitten hergestellt werden, um die Zusammenbauarbeiten zu erleichtern.

Als eine zusätzliche Isolationsmaßnahme kann in dem Gehäuse 10 ein Teilvakuum in dem Ringraum 16 über eine Füllstelle 30 (Fig. 1) hergestellt werden, nachdem die Isolation darin untergebracht worden ist, und anschließend kann der Ringraum über dieselbe Füllstelle 30 mit einem Gas geringer Wärmeleitfähigkeit aufgefüllt werden, bei welchem es sich um Argon, Krypton, Xenon oder um Kombinationen derselben handelt. Nachdem der Ringraum 16 aufgefüllt worden ist, wird er an der Füllstelle 30 hermetisch verschlossen. Das.Gas umhüllt die Isolation innerhalb des Ringraums 16 und verbessert dadurch deren Isoliervermögen.

Fig. 3 zeigt isolierte Verrohrungen 1OA und 10B, die so miteinander verbunden sind, daß durch den inneren rohrförmigen Abschnitt 14A einer Verrohrung strömendes Fluid weiter in den inneren rohrförmigen Abschnitt 14B der benachbarten Verrohrung strömen kann, und zwar ohne Leckage. Wenn die Verrohrungen 10A und 10B richtig miteinander verbunden sind, drücken die Enden der inneren rohrförmigen Abschnitte einen Dichtring 32 zusammen und bilden eine Druck- .-dichtung, die verhindert, daß in dem inneren rohrförmigen Anschnitt strömendes Fluid in den Kupplungshohlraum eindringt. Der Dichtungsring steht nur so weit in den inneren rohrförmigen Abschnitt hinein vor, daß in das Bohrloch einzubringende Werkzeuge unbehindert an ihm vorbeigehen können. Der Ring besteht aus einer geeigneten Legierung, die eine von mehreren korrosionsbeständigen Materialien sein kann, wie beispielsweise rostfreier Stahl 17-4PH od.dgl. Der Ring kann so bemessen sein, daß er durch Zusammendrückung/Zusammenquetschung zwischen den Enden des inneren Rohres oder durch Druck gegen die Innenlippe des inneren Rohres abdichtet. Wenn die Abdichtung durch Druck gegen die Innenlippe erfolgt, muß die Lippe vor Korrosion und/oder Oxidation in der eine erhöhte Temperatur aufweisenden Umgebung durch einen geeigneten galvanischen überzug oder eine Beschichtung über der freiliegenden Stahllegierung gestützt werden. Ein galvanischer Überzug, wie beispielsweise galvanisch abgeschiedenes Nickel auf Hartkupfer, ist für diesen Verwendungszweck erfolgreich benutzt worden, eine geschweißte Auflage aus korrosionsbeständiger Legierung ist aber gleichermaßen geeignet.

Eine Füllisolation 34A und 34B wird über den Druckringen 2OA und 2OB angebracht, um einen Wärmeverlust über den Kupplungshohlraumbereich von den Druckringen zur Kupplung zu minimieren. Die Füllisolation kann während des Zusammenbaus

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eingegossen werden, wobei beispielsweise das von der Carborundum Company erhältliche gießbare Material "Fiberfrax LDS" benutzt wird, oder kann bei der Installation eingeführt werden, indem Isolationsrohre aus "Fiberfrax T-30" oder ähnlichen Materialien, die von anderen angeboten werden, verwendet werden.

Der Spalt zwischen der Kupplungshohlraumisolation 34A und 34B, der freigelassen worden ist, wird mit einer Spaltisolation 36 gefüllt. Die Spaltisolation kann, ebenso wie die ■ " Kupplungshohlraumisolation, während der Herstellung der Verrohrung eingegossen werden, indem "Fiberfrax LDS" benutzt wird, oder sie kann im Feld eingebaut werden, indem eine rohrförmige Isolation aus "Fiberfrax T-30" oder eine vorgeformte Isolation aus "Fiberfrax Vaccucast" benutzt wird. Die Spaltisolation 36 dient dem Zweck, eine Wärmesperre zwischen dem inneren Teil der Verrohrung und der Kupplung 38 zu schaffen. Da der Dichtring 32 eine Leckage in den Spalt wirksam verhindert, arbeitet die Isolation in dem Spalt und in den Kupplungshohlräumen in der Nähe des Atmosphärendruckes, was eine maximale thermische Wirksamkeit für die Isolation ergibt.

Benachbarte Verrohrungen 10A und 10B werden durch geeignete Kupplungen 38 miteinander verbunden, die die Verbindung durch eine feste Position statt durch Drehmoment herstellen. Kupplungen mit API-Standardsägezahngewinden können für diesen Verwendungszweck zufriedenstellend benutzt werden. Nach dem Herstellen einer zufriedenstellenden Verbindung in der richtigen festen längskoaxialen Lage Ende an Ende bleibt die Relativposition der Schweißungen und der Dichtringe während des Betriebes unverändert.

Zwei Verrohrungen, von denen jede einen äußeren rohrförmi-

gen Abschnitt 12, einen inneren rohrförmigen Abschnitt 14, Druckringe 20, Zentrierringe 21 und Isoliermaterial 22, 34 und 36 aufweist, werden zu einer vollständigen isolierten Verrohrungsbaugruppe folgendermaßen miteinander verbunden. Die Gewindekupplung 38 wird auf das Gewinde an dem Ende des ^: äußeren rohrförmigen Abschnittes 12 einer ersten Verrohrung aufgeschraubt. Der Dichtring 32 wird auf den inneren rohrförmigen Abschnitt der ersten Verrohrung geschoben. Die : zweite Verrohrung wird dann in die Kupplung 38 eingesteckt, -". und die Kupplung wird fest auf den äußeren rohrförmigen Abschnitt der zweiten Verrohrung aufgeschraubt. Als Ergebnis dessen werden die beiden Verrohrungen in fester, längskoaxialer Lage gehalten. In dieser Anordnung bildet der Dichtring 32 eine Druckdichtung zwischen den inneren rohrförmigen Abschnitten 14.

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Claims

Ansprüche :

1. Isolierte Verrohrungsbaugruppe zum Fördern eines erhitzten Fluids, deren Verrohrungen einen inneren und einen äußeren rohrförmigen Abschnitt aufweisen, welche in gegenseitigem Abstand und konzentrisch angeordnet sind und zwischen welchen eine Isolation eingeschlossen ist,
gekennzeichnet durch eine Verbindungsanordnung mit:

einem/Druckring (2OA, 20B), der den äußeren und den inneren rohrförmigen Abschnitt (12A, 12B, 14A, 14B) an jedem
Ende jeder Verrohrung (10A, 10B) miteinander verbindet;
wobei der Druckring mit dem inneren rohrförmigen Abschnitt (14A, 14b) nahe dessen Ende und mit dem äußeren rohrförmigen Abschnitt (12A, 12B) an einer Stelle verbunden ist,
die einen wesentlichen Abstand von dessen Ende hat, wodurch ein langer Weg für eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung von dem inneren zu dem äußeren rohrförmigen Abschnitt vorhanden ist; /Schub- bzw.

wobei der Ringraum zwischen der Außenfläche des Druckringes (2OA, 20B) und der Innenfläche des äußeren rohrförmigen Abschnittes (12A, 12B) einen Kupplungshohlraum (18) bildet;

einer Kupplungshohlraumisolation {34h, 34B), die in dem Kupplungshohlraum enthalten ist;

einem Außengewinde <15) an jedem Ende jedes äußeren rohrförmigen Abschnittes;

einem mit Gewinde versehenen Kupplungsring (38)yder die Gewindeenden von benachbarten äußeren rohrförmigen Abschnitten (12A, 12B) miteinander verbindet; einem Dichtring (32) mit einer mittig angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden Rippe, die so angeordnet ist, daß sie sich zwischen den Enden von benachbarten inneren rohrförmigen Abschnitten befindet; und einer Spaltisolation (36), die in dem Spalt zwischen der Kupplungshohlraumisolation (34A, 34B) von benachbarten Verrohrungen (10A, 10B) enthalten ist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckring {20) jeder Verrohrung {10) zum Miteinanderverbinden des äußeren und des inneren rohrförmigen Abschnittes (12, 14) befestigt wird, wenn der innere rohrförmige Abschnitt gelängt ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckringe (20) mit dem äußeren und dem inneren rohrförmigen Abschnitt (12, 14) verschweißt oder auf dieselben aufgeschraubt sind.

4. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckringe (20) starr sind.

5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge-

kennzeichnet, daß der Zwischenraum (16) zwischen dem äußeren und dem inneren rohrförmigen Abschnitt (12, 14) ein die Isolation (22) umhüllendes Gas enthält.

6. Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (22) abwechselnde Schichten aus reflektierenden Aluminiumabschirmungen (24) und aus eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisendem Material (26) aus eine lose Bindung aufweisenden, willkürlich ausgerichteten, langen Glasfasern aufweist.

7. Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (22) Mikro-Hohlperlen (28) aus Glas aufweist.

8. Baugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Argon, Krypton oder Xenon oder eine Kombination daraus ist.

9. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (16) zwischen dem äußeren und dem inneren rohrförmigen Abschnitt (12, 14) Zentrierringe (21) enthält, die das Aufrechterhalten des gewünschten Abstandes zwischen den rohrförmigen Abschnitten unterstützen.

10. Isolierte Verrohrungsbaugruppe zum Fördern eines erhitzten Fluids, gekennzeichnet durch: einen inneren rohrförmigen Abschnitt (14A, 14B) aus Stahl; einen äußeren rohrförmigen Abschnitt (12A, 12B) aus Stahl, der mit Abstand von und konzentrisch zu dem inneren rohrförmigen Abschnitt angeordnet ist;

starre Stahldruckringe (2OA, 20B), die den inneren und den äußeren Abschnitt miteinander verbinden und einen hermetisch verschlossenen Zwischenraum (16) zwischen denselben

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bilden;

eine Wärmeisolation (22), die in dem Zwischenraum enthalten ist;

ein Außengewinde (15) an jedem Ende des äußeren rohrförmigen Teils;

eine Kupplungsvorrichtung (38) zum Verbinden des Gewindeendes eines äußeren rohrförmigen Teils mit dem eines anderen; einen Dichtring (32) , der eine mittig angeordnete, sich radial nach außen erstreckende Rippe hat, die so angeordnet ist, daß sie sich zwischen den Enden von benachbarten inneren rohrförmigen Teilen befindet; und eine in dem Spalt zwischen benachbarten Verrohrungen (1OA, 1OB) enthaltene Isolation (34A, 34B, 36).