RU156386U1 - Труба насосно-компрессорная, теплоизолированная - Google Patents

Abstract

Труба насосно-компрессорная, теплоизолированная, имеющая силовые зоны, предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом и слайдером при монтаже-демонтаже насосно-компрессорной трубы, причем каждая из зон содержит закрепленный на трубе в зоне захвата каркас, отличающаяся тем, что на каркасе имеются ячейки, заполненные теплоизолирующим материалом, на каркас сверху надета с натягом разрезная трубка, на которой размещен слой теплоотражающего материала, закрытой сверху защитной оболочкой, выполненной из стеклопластика, на которой закреплен слой металлической сетки или навитой проволоки.

Description

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использована в насосно-компрессорных трубах, образующих при их стыковке паропроводы, предназначенные для подачи пара сверхкритических параметров от парогенератора до устья скважин в призабойную зону пластов с вязкой и трудноизвлекаемой нефтью.

В настоящее время весьма актуальной является проблема повышения эффективности добычи нефти из глубокозалегающих пластов, а также повышение процента ее извлечения, особенно это касается пластов с вязкой нефтью. Одним из путей решения данной проблемы является закачка в нефтяной пласт разогретого пара, который повышает в пласте давление и способствует повышению выхода целевого продукта.

Как показали исследования, закачка пара, осуществляемая через колонну насосно-компрессорных труб, не имеющих эффективной теплоизоляции, является малоэффективной, так как в данном случае значительная часть тепловой энергии уходит в окружающую ствол скважины породу.

Для решения данной проблемы необходимо использование труб, конструкция которых резко снижает тепловые потери прокачиваемого через них в нефтяной пласт пара. Для этого используют насосно-компрессорные трубы с теплоизолирующими покрытиями преимущественно на наружной поверхности. Однако при использовании таких труб возникает проблема сохранения целостности теплоизолирующего покрытия при захвате трубы зажимными элементами гидравлического ключа и/или слайдера при монтажно-демонтажных работах на колоннах насосно-компрессорных труб, так как теплоизолирующие покрытия не являются достаточно прочными. Это резко снижает срок эксплуатации трубы и ее теплоизолирующие свойства вследствие повреждения теплоизолирующих покрытий.

Для повышения срока эксплуатации насосно-компрессорных труб на их наружных поверхностях зачастую выполняют специальные зоны для ее захвата. Конструктивно данные зоны решены различным образом, что не меняет их основной задачи - обеспечение надежного захвата и удержания насосно-компрессорных труб при проведении монтажно-демонтажных работ, а также обеспечение многократного контакта с такими зонами гидравлического ключа и/или слайдера без повреждения контактной поверхности трубы.

Так, например, известна насосно-компрессорная труба, имеющая на концевых участках соединительную резьбу. Рядом с соединительной резьбой на концевом участке трубы образована зона захвата. Зона захвата выполнена в виде прерывистых полос поверхностной закалки наружной поверхности трубы. Глубина закаленного слоя по длине каждой полосы периодически изменяется. Максимальная глубина закаленного слоя полос не превышает 15% толщины стенки трубы. Угол наклона упомянутых спиральных полос (т.е. угол наклона любой их касательной к плоскости, перпендикулярной к оси трубы) составляет от 0,5 до 5,0 градусов, (см. патент РФ №23217922, кл. F16L 15/08, 2008 г.).

В результате анализа технологии изготовления данной насосно-компрессорной трубы необходимо отметить, что проведение местной термообработки на поверхности трубы снижает ее срок эксплуатации, так как приводит к термическим напряжениям в зоне обработки, охрупчиванию поверхностного слоя, что способствует появлению трещин на поверхности трубы при контакте ее зоны захвата с гидравлическим ключом и/или слайдером. Кроме того, данная труба обладают невысокими теплоизолирующими характеристиками, что обуславливает высокие тепловые потери при прокачке по ней пара и, тем самым, ограничивает область ее применения для нефтедобывающей промышленности.

Известна насосно-компрессорная труба, имеющая резьбовые участки, расположенные на концах трубы, к которым примыкают выполненные на наружной поверхности трубы зоны захвата, представляющие упрочненные участки, расположенные на расстоянии от 0,3 до 0,5 м от соответствующего торца трубы и имеющие диаметр, более чем на 2,5 мм, превышающий наружный диаметр трубы и длина которых составляет от 120 до 200 мм. Упрочненные участки образованы посредством размещения на соответствующих зонах гильз, установленных по посадке с натягом, преимущественно, по горячепрессовой. На гильзах образованы кольцевые выступы, ширина которых не менее 0,5 мм и которые имеют в поперечном сечении волнистый профиль, образованный чередующимися в окружном направлении выступами и канавками. При этом средняя высота выступов находится в пределах 0,2 мм - 0,8 мм, а средний радиус округления канавок составляет 0,2 мм - 0,8 мм. Упомянутые выступы и канавки имеют профиль, по форме близкий к треугольному.

(см. патент РФ №2240464, кл. F16L 15/08, 2004 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа конструкции известной насосно-компрессорной трубы необходимо отметить, что наличие упрочненных участков в зонах захвата позволяет исключить смятие поверхности трубы при выполнении монтажно-демонтажных работ с колонной насосно-компрессорных труб, а наличие выступов и канавок на гильзе исключает проскальзывание ключа относительно трубы при ее свинчивании (развинчивании) и позволяет уменьшить усилие зажима ее ключом или слайдером. Все это позволяет увеличить срок эксплуатации трубы. Однако конструкция трубы и выполнение зон захвата не обеспечивают эффективной теплозащиты транспортируемой через нее среды (пара) как по ее длине, так и в зонах захвата, что резко снижает эффективность использования таких труб при закачке через них пара в нефтяные пласты.

Техническим результатом разработки настоящей полезной модели является повышение теплоизолирующих свойств насосно-компрессорной трубы при сохранении срока ее эксплуатации за счет конструктивного выполнения имеющихся на ней зон захвата гидравлическим ключом или слайдером.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в трубе насосно-компрессорной, теплоизолированной, на которой имеются зоны захвата, предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом и слайдером при монтаже-демонтаже насосно-компрессорной трубы, причем каждая из зон содержит закрепленный на трубе в зоне захвата каркас, новым является то, что на каркасе имеются ячейки, заполненные теплоизолирующим материалом, на каркас сверху надета с натягом разрезная трубка, на которой размещен слой теплоотражающего материала, закрытой сверху защитной оболочкой, выполненной из стеклопластика, на которой закреплен слой металлической сетки.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:

- на фиг. 1 - фрагмент трубы насосно-компрессорной теплоизолированной, осевой разрез;

- на фиг. 2 - зона захвата трубы;

- на фиг. 3 - каркас, размещаемый на зоне захвата трубы,;

- на фиг. 4 - разрез A-A по фиг. 3.

Труба насосно-компрессорная теплоизолированная 1 выполнена из легированной стали с резьбовыми поверхностями на ее концах. На наружной поверхности трубы сформировано многослойное теплоизоляционное покрытие 2. Количество слоев покрытия 2, их относительное расположение, используемый материал, могут быть различными, например, аналогично раскрытым в описаниях к патентам РФ №/№139433, 121858.

На поверхности трубы имеются две теплоизолированные зоны захвата «А» и «Б», предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом и/или слайдером при сборке (разборке) колонны насосно-компрессорных труб. Зоны «А» и «Б» имеют аналогичное конструктивное исполнение.

Каждая зона содержит металлический каркас 3 с ячейками по его наружной образующей (фиг. 3), закрепленный, например, посредством сварки на штатном месте трубы 1. Ячейки каркаса 3 заполнены теплоизолирующим материалом. В качестве теплоизолирующего материала может быть использована широкая гамма материалов, например, полученных из коротких базальтовых волокон.

На каркас 3 с теплоизолирующим материалом 4 снаружи надета разрезная трубка 5 (фиг. 4). Использование разрезной трубки обеспечивает защиту от внешних механического воздействий теплоизолирующего материала и образует с каркасом 3 жесткую конструкцию, которая при захвате ее гидравлическим ключом или слайдером обеспечивает сохранность в целостности теплоизолирующего материала 4 и металлической поверхности трубы 1.

На разрезную трубку 5 последовательно наматывают слои теплоотражающего материала (например, алюминиевой фольги) 6 и защитной стеклопластиковой оболочки 7. Сверху на защитную стеклопластиковую оболочку наматывают тонкую стальную сетку (или навивают проволоку) 8. Фиксация сетки на оболочке 7 осуществляется полимерным связующим. Слой сетки предохраняет защитную оболочку 7 от повреждений насечкой стальных губок гидравлического ключа и спайдера, а также исключает возможность проворота гидравлического ключа или слайдера относительно зоны захвата трубы, что позволяет несколько уменьшить усилие зажима трубы при проведении монтажно-демонтажных работ.

Последовательность формирования слоев теплоизоляции зоны захвата имеет существенное значение.

Так, размещенный на каркасе теплоизолирующий слой, выполненный, например, из материала на основе базальтовых волокон, выдерживает высокие температуры и обладает оптимальными значениями термодеформаций, хорошо воспринимает изгибные нагрузки. Он испытывает основные термические нагрузки в процессе эксплуатации трубы. Теплоотражающий слой также обеспечивает надежную теплоизоляцию от поступления тепла изнутри трубы. Наружный слой стеклопластика обеспечивает дополнительную теплоизоляцию и защиту покрытия от механических повреждений.

Для формирования каждого слоя покрытия используются стандартные материалы.

В качестве теплоотражающего материала может быть использована алюминиевая фольга ГОСТ 618-73. Она нетоксична, негорюча, экологически безопасна, широко применяется в промышленности и в быту.

В качестве теплоизолирующего слоя может быть использовано базальтовое волокно (например, по ТУ 5761-001-08621635), пропитанное коллоидным связующим на основе глинозема Al₂O₃ (ГОСТ 30559-98). Данный материал является по своим теплоизоляционным свойствам аналогом базальтового картона БВТМ-К (ТУ 95.2691-98), но по прочностным свойствам значительно превосходит его. Компоненты данного слоя недефицитны, широко используются в промышленности, строительстве, быту для изготовления широкого спектра теплоизоляционных и огнеупорных материалов.

В качестве защитного материала может быть использован стеклопластик на основе стеклонити (EC7×35×1×3×3Z180 по ТУ6-11-07-14-82). В качестве полимерного связующего может быть использовано связующее НС-ПШ. Сетка является стандартной.

Раскрытое выше выполнение зон захвата на трубе может быть получено с использованием действующего оборудования по известным для специалистов технологиям.

Процесс формирования зон захвата на трубе будет более понятен из приведенного ниже примера.

Для проведения испытаний были изготовлены опытные образцы труб теплоизолированных из стали 20X3 МВФ, длиной 2400 мм, наружным диаметром 60 мм, внутренним диаметром 50 мм. Длина зоны захвата составляет 300 мм. Каркас имеет длину 300 мм, наружный диаметр - 100 мм, внутренний диаметр - 60 мм. Каркас приварен на штатное место трубы поперечными и продольными угловыми швами. В качестве теплоизолирующего материала использовали теплоизоляцию из коротких базальтовых волокон. В качестве разрезной трубки использовали стальную трубку длиной 300 мм, толщиной 2 мм, которую разместили на наружной поверхности каркаса. На разрезную трубку намотали один слой теплоотражающего материала - алюминиевой фольги, а на него - защитную стеклопластиковую оболочку со связующим до наружного диаметра 114 мм. На поверхность защитного слоя нанесли полимерное связующее, на которое намотали один слой стальной сетки, толщиной около 1 мм (на несколько образцов была навита в один слой проволока). Диаметр полученной зоны захвата составил 116 мм.

По уже отработанной технологии на непокрытые металлические поверхности трубы нанесли многослойное теплоизолирующее покрытие, раскрытое в описании к патенту РФ №139433. Диаметр данного покрытия составил 114 мм. Насосно-компрессорная труба подготовлена к проведению испытаний.

В результате испытаний данного образца установлено, что образец обладает высокими теплоизолирующими свойствами, которые практически не менялись при проведении многократных силовых воздействий на зоны захвата, что позволяет сделать вывод о том, что разработанная конструкция трубы обладает высокими теплоизолирующими свойствами, которые сохраняются в течение длительного периода ее эксплуатации.

Естественно, что толщины слоев и конкретные материалы, используемые при изготовлении зон захвата трубы, зависят от конкретного назначения трубы и условий ее эксплуатации.

Конструкция зон захвата имеет минимальную толщину и практически не снижает гибкость тубы.

При формировании зон захвата практически не затрагивается основной металл трубы, что позволяет сохранить ее прочностные характеристики.

Таким образом, получена теплоизолированная насосно-компрессорная труба, сочетающая в себе высокие теплоизолирующие характеристики и длительный срок эксплуатации.

Claims (1)

1. Труба насосно-компрессорная, теплоизолированная, имеющая силовые зоны, предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом и слайдером при монтаже-демонтаже насосно-компрессорной трубы, причем каждая из зон содержит закрепленный на трубе в зоне захвата каркас, отличающаяся тем, что на каркасе имеются ячейки, заполненные теплоизолирующим материалом, на каркас сверху надета с натягом разрезная трубка, на которой размещен слой теплоотражающего материала, закрытой сверху защитной оболочкой, выполненной из стеклопластика, на которой закреплен слой металлической сетки или навитой проволоки.

   

Images