RU2197594C2 - Heat-insulated pipe string - Google Patents
Heat-insulated pipe string Download PDFInfo
- Publication number
- RU2197594C2 RU2197594C2 RU2000101452A RU2000101452A RU2197594C2 RU 2197594 C2 RU2197594 C2 RU 2197594C2 RU 2000101452 A RU2000101452 A RU 2000101452A RU 2000101452 A RU2000101452 A RU 2000101452A RU 2197594 C2 RU2197594 C2 RU 2197594C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sections
- pipes
- pipe
- heat
- internal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к добыче с применением нагнетания теплоносителя в нефтяной пласт, для предотвращения растепления многолетней мерзлоты и предотвращения отложений парафина в насосно-компрессорных трубах при добыче нефти из скважин в районах с многолетнемерзлыми грунтами, а также может быть использовано в других отраслях народного хозяйства для теплоизоляции трубопроводов. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to production using injection of coolant into the oil reservoir, to prevent thawing of permafrost and to prevent paraffin deposits in tubing when producing oil from wells in areas with permafrost soils, and can also be used in others sectors of the economy for thermal insulation of pipelines.
Известна колонна термоизолированных труб, которая включает секции внешних труб с резьбой на концах и внутренних труб, которые между собой фиксируются и герметизируются с одного конца приварной диафрагмой, а с другого установлена втулка с герметизирующим кольцом. Между секциями внутренних труб установлена муфта с цилиндрическими герметизирующими вставками, причем муфта изготовлена из того же материала, что и трубы, а герметизирующие вставки и кольца выполнены из материала с большим коэффициентом линейного теплового расширения, чем внешние и внутренние трубы. За диафрагмой размещен слой теплоизолятора и центратор. Внешние секции труб соединены резьбовой муфтой [1]. A known column of thermally insulated pipes, which includes sections of external pipes with threads at the ends and internal pipes, which are fixed to each other and sealed at one end with a welded diaphragm, and a sleeve with a sealing ring is installed on the other. A coupling with cylindrical sealing inserts is installed between the sections of the internal pipes, the coupling being made of the same material as the pipes, and the sealing inserts and rings are made of a material with a higher coefficient of linear thermal expansion than the external and internal pipes. Behind the diaphragm there is a layer of heat insulator and a centralizer. The outer pipe sections are connected by a threaded sleeve [1].
Недостатком данной колонны термоизолированных труб является ненадежность герметизации муфтового соединения, особенно в условиях высоких температур и давлений и знакопеременных температур, из-за невозможности выполнения идеальной круглости и цилиндричности (в парах) скользящих поверхностей внутренней трубы наружного диаметра и внутреннего диаметра цилиндрической вставки возможны микрощели. Кроме того, сложность конструкции данного муфтового соединения в целом. The disadvantage of this column of thermally insulated pipes is the unreliability of sealing the coupling, especially at high temperatures and pressures and alternating temperatures, due to the impossibility of perfect roundness and cylindricality (in pairs) of the sliding surfaces of the inner pipe of the outer diameter and the inner diameter of the cylindrical insert, microgaps are possible. In addition, the design complexity of this coupling joint as a whole.
Наиболее близким техническим решением является термоизолированная колонна (взятая в качестве прототипа), включающая концентрично расположенные секции внешних труб с узлом соединения и секции внутренних труб, в кольцевом пространстве между которыми размещены теплоизолирующий и экранирующий материалы, компенсаторы температурного расширения, выполненные в виде гофрированных диафрагм, соединяющие по концам секции внешних и внутренних труб, эластичные кольца, установленные между диафрагмами смежных секций труб в узле их соединения [2]. The closest technical solution is a thermally insulated column (taken as a prototype), which includes concentrically arranged sections of the external pipes with the connection unit and sections of the internal pipes, in the annular space between which are insulating and shielding materials, expansion joints made in the form of corrugated diaphragms connecting at the ends of the sections of the external and internal pipes, elastic rings installed between the diaphragms of the adjacent pipe sections in the node of their connection [2].
Недостатками этой термоизоляционной колонны является ненадежность в условиях высоких температур и связанных с ними удлинений внутренних труб из-за разрушения гофрированных диафрагм. The disadvantages of this insulating column are unreliability in conditions of high temperatures and associated elongations of the inner pipes due to the destruction of corrugated diaphragms.
Задачей изобретения является повышение надежности работы термоизолированной колонны за счет снижения напряжений в ней. Поставленная задача решается тем, что в термоизолированной колонне, включающей концентрично расположенные секции внешних труб с узлом соединения и секции внутренних труб, в кольцевом пространстве, между которыми размещены термоизолирующий и экранирующий материалы, компенсаторы температурного расширения, эластичные кольца, установленные между смежными секциями труб в узле их соединения, при этом компенсаторы температурного расширения выполнены в виде петлеобразной скобы с цилиндрическими обечайками и они размещены на стыках секции колонны на уровне соединительных узлов, причем компенсаторы температурного расширения расположены на одном из концов внутренней трубы и жестко соединены одним цилиндрическим торцом обечайки с внешней поверхностью внутренней трубы, а другим цилиндрическим торцом обечайки установлены скользяще-подвижно на внутренней трубе и жестко соединены с центрирующим кольцом, установленным скользяще-подвижно на внутренней трубе и жестко соединенным с внутренней поверхностью внешней трубы. Поставленная задача также решается тем, что радиусы изгибов компенсатора температурного расширения равны одной трети промежутка межтрубного пространства, а расстояние между внутренними стенками основания петлеобразной скобы равно h= 2/3R, где h - расстояние между внутренними стенками основания петлеобразной скобы, мм; R - радиус изгиба скобы, мм. The objective of the invention is to increase the reliability of a thermally insulated column by reducing stresses in it. The problem is solved in that in a thermally insulated column, which includes concentrically arranged sections of external pipes with a connection unit and sections of internal pipes, in an annular space between which are insulated and shielding materials, expansion joints, elastic rings installed between adjacent pipe sections in the assembly their connections, while the expansion joints are made in the form of a loop-shaped bracket with cylindrical shells and they are placed at the joints of the section columns at the level of the connecting nodes, and expansion joints for thermal expansion are located at one end of the inner pipe and are rigidly connected by one cylindrical end of the shell to the outer surface of the inner pipe, and the other cylindrical end of the shell is mounted slide-movably on the inner pipe and rigidly connected to the centering ring mounted slide-movably on the inner pipe and rigidly connected to the inner surface of the outer pipe. The problem is also solved by the fact that the radii of the bends of the compensator for thermal expansion are equal to one third of the annular space gap, and the distance between the inner walls of the base of the loop-shaped bracket is h = 2 / 3R, where h is the distance between the inner walls of the base of the loop-shaped bracket, mm; R is the bending radius of the bracket, mm
Существенными отличительными признаками заявленного изобретения в сравнении с прототипом являются:
- компенсаторы температурного расширения выполнены в виде петлеобразной скобы с цилиндрическими обечайками, и они размещены на стыках секции колонны на уровне соединительного узла;
- компенсаторы температурного расширения расположены на одном из концов внутренней трубы и жестко соединены одним цилиндрическим торцом обечайки с внешней поверхностью внутренней трубы, а другим цилиндрическим торцом обечайки установлены скользяще-подвижно на внутренней трубе и жестко соединены с центрирующим кольцом, установленным скользяще-подвижно на внутренней трубе и жестко соединенным с внутренней поверхностью внешней трубы;
- радиусы изгибов компенсатора температурного расширения равны одной трети промежутка межтрубного пространства, а расстояние между внутренними стенками основания петлеобразной скобы равно h=2/3R, где h - расстояние между внутренними стенками основания петлеобразной скобы, мм; R - радиус изгиба скобы, мм.Salient features of the claimed invention in comparison with the prototype are:
- expansion joints temperature expansion made in the form of a loop-shaped staples with cylindrical shells, and they are placed at the joints of the column section at the level of the connecting node;
- expansion expansion joints are located at one end of the inner pipe and are rigidly connected by one cylindrical end of the shell to the outer surface of the inner pipe, and the other cylindrical end of the shell is mounted sliding-movable on the inner pipe and rigidly connected to a centering ring mounted sliding-movable on the inner pipe and rigidly connected to the inner surface of the outer pipe;
- the radii of the bends of the compensator for thermal expansion are equal to one third of the annular space gap, and the distance between the inner walls of the base of the loop-shaped bracket is h = 2 / 3R, where h is the distance between the inner walls of the base of the loop-shaped bracket, mm; R is the bending radius of the bracket, mm
Выполнение компенсатора температурного расширения в виде петлеобразной скобы с одинаковыми внутренними и внешними радиусами, равными одной трети промежутка межтрубного пространства, и расстоянием между внутренними стенками петлеобразной скобы основания, равным h=2/3R, значительно выравнивает внутреннее напряжение на внутренних и наружных ее стенках при нагнетании пара в пласт, т.е. при сжатии и разжатии петлеобразной скобы - компенсатора температурного расширения, при этом также значительно увеличивается возможность ее удлинения хода, что позволяет упростить в целом термоизолированную колонну и повысить надежность ее работы. Вышеуказанные существенные отличительные признаки были неизвестны из патентной и научно-технической информации, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна", т. е. существенные отличительные признаки являются "новыми". The expansion of the expansion of thermal expansion in the form of a loop-shaped bracket with the same inner and outer radii equal to one third of the gap of the annular space, and the distance between the inner walls of the loop-shaped bracket of the base, equal to h = 2 / 3R, significantly equalizes the internal stress on its internal and external walls during injection steam into the formation, i.e. during compression and decompression of a loop-shaped bracket - a compensator for thermal expansion, the possibility of its extension is also significantly increased, which simplifies the generally insulated column and improves the reliability of its operation. The above essential distinguishing features were unknown from the patent and scientific and technical information, therefore, the invention meets the criterion of "novelty", that is, the essential distinguishing features are "new."
Учитывая то, что существенные отличительные признаки являются неочевидными для специалиста в этой области знаний, то считаем, что изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Given that the essential distinguishing features are not obvious to a person skilled in this field of knowledge, we believe that the invention meets the criterion of "inventive step".
Что касается "промышленной применимости", то изобретение соответствует этому критерию, так как на него выполнены рабочие чертежи, вся необходимая документация и идет подготовка к изготовлению опытного образца, а стенд для его испытания изготовлен. With regard to "industrial applicability", the invention meets this criterion, since it has been completed with working drawings, all the necessary documentation and preparations are being made for the production of a prototype, and a test bench has been made.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена термоизолированная колонна в разрезе, на фиг.2 - узел I на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a thermally insulated column in section, in Fig.2 - node I in Fig.1.
Термоизолированная колонна фиг.1 состоит из концентрично (коаксиально) расположенных секций внешних труб 1 с узлами соединений 2, секций внутренних труб 3, в кольцевом пространстве между которыми размещены теплоизолирующий и экранирующий материалы 4, центрирующих нижних 5 (по схеме), центрирующих верхних 6 (по схеме) колец, установленных между внешними 1 и внутренними 3 трубами, компенсатора температурного расширения 7, выполненного в виде петлеобразной скобы, колец-бандажей 8 и эластичных (уплотнительных) колец 9. Нижние 5 (по схеме) центрирующие кольца жестко приварены к одному из торцов секции внешних 1 и внутренних 3 труб. Муфты 2 (узлы соединений) герметически соединяют наружные трубы 1. Эластичные (уплотнительные) кольца 9 плотно зажаты между центрирующими верхними 6 и нижними 5 кольцами. The thermally insulated column of Fig. 1 consists of concentrically (coaxially) located sections of the
Компенсаторы температурного расширения 7, выполненные в виде петлеобразной скобы с цилиндрическими обечайками, размещены на стыке секции колонны на уровне соединительного узла (муфты) 2 и расположены на одном из концов внутренней трубы 3, и жестко соединены одним цилиндрическим торцом обечайки с внешней поверхностью внутренней трубы 3, а другим цилиндрическим торцом обечайки установлены скользяще-подвижно на внутренней трубе и жестко соединены с центрирующим верхним 6 (по схеме), установленным скользяще-подвижно на внутренней трубе 3 и жестко соединенным с внутренней поверхностью внешней трубы 1. Радиусы изгибов компенсатора температурного расширения 7 равны одной трети промежутка межтрубного пространства, а расстояние между внутренними стенками основания петлеобразной скобы равно h=2/3R, где h - расстояние между внутренними стенками основания петлеобразной скобы, мм; R - радиус изгиба скобы, мм.
Для улучшения условий работы изгибающих поверхностей компенсатора температурного расширения 7 по обе стороны фигурных гофр на его цилиндрических обечайках жестко установлены круглые (в сечении) буферные кольца-бандажи 8. To improve the working conditions of the bending surfaces of the
На фиг.2 (узел I) показана работа компенсатора температурного расширения 7 в двух положениях:
- первое положение, когда подача пара в пласт через термоизолированную колонну приостановлена, и температура в колонне сравнивается с температурой естественной среды, при этом внутренние трубы возвращаются в первоначальное положение, а компенсатор температурного расширения разжимается, т.е. принимает то же установочное "разжатое" положение;
- второе положение показано на фиг.2, когда под воздействием пара (при закачке пара в пласт) внутренние трубы удлиняются, и компенсатор укорачивается - положение "сжатое" (на фиг.2 показано пунктирно).Figure 2 (node I) shows the operation of the
- the first position, when the steam supply to the formation through a thermally insulated column is suspended, and the temperature in the column is compared with the temperature of the natural environment, while the internal pipes return to their original position, and the expansion expansion compensator is expanded, i.e. assumes the same installation "open"position;
- the second position is shown in figure 2, when under the influence of steam (when injecting steam into the reservoir), the internal pipes are lengthened, and the compensator is shortened - the position is "squeezed" (shown in dashed in figure 2).
Ход S компенсатора температурного расширения устанавливается расчетным путем в зависимости от температуры нагнетаемого пара в пласт и длины секции термоизолированной колонны. The stroke S of the temperature expansion compensator is set by calculation, depending on the temperature of the injected steam into the formation and the length of the section of the thermally insulated column.
Изготовление и работа термоизолированной колонны фиг.1 заключается в следующем. The manufacture and operation of a thermally insulated column of figure 1 is as follows.
Предварительно установив и закрепив бандажи 8 по обе стороны гофр на цилиндрических обечайках компенсатора температурного расширения 7, приварить его к внутренней расточке центрирующего кольца 6. Таким образом получается заготовка "компенсатор - центрирующее кольцо". Сначала надевают центрирующее кольцо 5 на ступенчато обточенный конец внутренней трубы 3 и приваривают его прочноплотным швом. Затем на другой конец внутренней трубы 3 надевают заготовку "компенсатор - центрирующее кольцо" цилиндрической частью обечайки вовнутрь и на определенном расстоянии от торца ее приваривают к внутренней трубе 3. После чего на внутреннюю трубу 3 на участке между центрирующим кольцом 5 и компенсатором температурного расширения 7 наматывают чередующиеся слои теплоизолирующего материала 4 фольги (экранирующего) и базальтового холста. Последний слой закрепляют проволочными бандажами. Далее на внутреннюю трубу 3 с центрирующими кольцами, компенсатором температурного расширения 7 с бандажами и теплоизолирующим материалом 4 надевают внешнюю трубу 1 и приваривают к ней центрирующие кольца. Для улучшения условия работы компенсатора температурного расширения 7 предлагается соединить его в разжатом состоянии (предварительным натягом) на полшага (S/2) с внутренней поверхностью внешней трубы 1. Having previously installed and secured the
Таким образом, полученные термоизолированные секции труб собирают в колонну и спускают в скважину как обычные насосно-компрессорные трубы, предварительно устанавливая между центрирующими кольцами уплотнители 9 (эластичный материал - кольцо) и свинчивают муфтами 2 на внешних трубах 1. Thus, the obtained thermally insulated sections of pipes are assembled into a string and lowered into the well like ordinary tubing, pre-installing between the centering rings seals 9 (elastic material - the ring) and screwed with
При постоянном или периодическом нагнетании теплоносителя в нефтяной пласт через термоизолированную колонну линейные размеры внутренних труб 3 фиг. 1, 2 увеличиваются или уменьшаются свободно, т.к. внутренняя труба 3 одним концом связана жестко с внешней трубой 1 через центрирующее кольцо 5, а другим - скользяще-подвижно, поскольку этот конец внутренней трубы 3 герметически связан с внешней трубой 1 через компенсатор температурного расширения 7 и центрирующее кольцо 6. При этом внутренние трубы в колонне между собой взаимосвязаны телескопически, а компенсаторы температурного расширения, выполненные в виде петлеобразной скобы 7 компенсируют изменения осевых линейных размеров внутренних труб 3. Это позволит резко снизить внутреннее напряжение в трубах секции колонны, и тем самым повысится надежность работы термоизолированной колонны. Преимущество заявленного изобретения в сравнении с прототипом заключается в снижении материальных затрат на оборудование скважин за счет увеличения долговечности службы термоизолированной колонны и возможности работы при более высоких температурах и давлениях теплоносителя, а также при большой глубине скважин. With constant or periodic injection of the coolant into the oil reservoir through a thermally insulated column, the linear dimensions of the
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1609940, 6 МПК Е 21 В 17/00; F 16 L 59/00. Опубл. 30.11.90.Sources of information
1. USSR
2. Авторское свидетельство СССР 857425, 6 МПК Е 21 В 17/00; Е 21 В 43/00; F 16 L 59/00. 2. USSR author's
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101452A RU2197594C2 (en) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | Heat-insulated pipe string |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101452A RU2197594C2 (en) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | Heat-insulated pipe string |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000101452A RU2000101452A (en) | 2000-09-10 |
RU2197594C2 true RU2197594C2 (en) | 2003-01-27 |
Family
ID=20229602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000101452A RU2197594C2 (en) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | Heat-insulated pipe string |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2197594C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101994486A (en) * | 2010-10-15 | 2011-03-30 | 江苏常宝钢管股份有限公司 | Structure for connecting heat insulation oil pipes |
RU181279U1 (en) * | 2018-03-06 | 2018-07-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Металлоцентр Лидер-М" | THERMAL INSULATING CASE |
RU196072U1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Скважинные термотехнологии" | HEATED PIPE |
RU222244U1 (en) * | 2023-10-12 | 2023-12-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ТМК" (ООО "ТМК НТЦ") | Insulating insert for thermally insulated pipe |
-
2000
- 2000-01-17 RU RU2000101452A patent/RU2197594C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101994486A (en) * | 2010-10-15 | 2011-03-30 | 江苏常宝钢管股份有限公司 | Structure for connecting heat insulation oil pipes |
CN101994486B (en) * | 2010-10-15 | 2014-08-06 | 江苏常宝钢管股份有限公司 | Structure for connecting heat insulation oil pipes |
RU181279U1 (en) * | 2018-03-06 | 2018-07-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Металлоцентр Лидер-М" | THERMAL INSULATING CASE |
RU196072U1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Скважинные термотехнологии" | HEATED PIPE |
RU222244U1 (en) * | 2023-10-12 | 2023-12-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ТМК" (ООО "ТМК НТЦ") | Insulating insert for thermally insulated pipe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4396211A (en) | Insulating tubular conduit apparatus and method | |
US4444420A (en) | Insulating tubular conduit apparatus | |
US4477106A (en) | Concentric insulated tubing string | |
CN1057364C (en) | Double walled insulated tubing and method for installing same | |
US4459731A (en) | Concentric insulated tubing string | |
CA1162477A (en) | Insulated prestressed conduit string for heated fluids | |
JPS6116837B2 (en) | ||
US20040178626A1 (en) | Insulated tubular assembly | |
US4130301A (en) | Double-walled well casing structure | |
US4538337A (en) | Method of mechanically prestressing a tubular apparatus | |
US4624485A (en) | Insulating tubular conduit apparatus | |
US3380530A (en) | Steam stimulation of oil-bearing formations | |
US3654691A (en) | Process for constructing prestressed conduit for heated fluids | |
RU2197594C2 (en) | Heat-insulated pipe string | |
US4566495A (en) | Concentric walled conduit for a tubular conduit string | |
RU2222685C2 (en) | Heat-insulated oil well tubing | |
US4579373A (en) | Insulated concentric tubing joint assembly | |
US4518175A (en) | Tubular assembly including insulated conduits and couplers for the transfer of high temperature and high pressure fluids | |
GB2099049A (en) | Insulating tubular well conduits | |
JPS5828094A (en) | Piping execution method for transporting fluid having temperature different from periphery | |
US4480371A (en) | Method of making insulated tubular conduit | |
RU2133324C1 (en) | Thermoisolated string | |
SU926224A1 (en) | Heat insulated string | |
SU829852A1 (en) | Heat-insulated drill string | |
RU2238387C2 (en) | Thermo-isolated lift pipe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090118 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111010 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140118 |