RU2410523C2 - Теплоизолированная колонна - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может найти применение в строительстве и эксплуатации теплоизолированных скважин в зоне мерзлоты, а также для нагнетания теплоносителя в пласт. Техническим результатом является повышение надежности эксплуатации колонны. Теплоизолированная колонна состоит из соединенных муфтами однотипных секций. Каждая секция содержит соосно расположенные кожух и несущую трубу с конусно-упорной резьбой на концах для обеспечения резьбового соединения с муфтами, вакуумный клапан, теплоизоляцию, размещенное в пространстве между кожухом и несущей трубой центрирующее кольцо, втулку, геттеры, патрубки и муфтовый вкладыш. Пространство между кожухом и несущей трубой полностью заполнено теплоизоляцией, за исключением места размещения вакуумного клапана. Теплоизоляция выполнена в виде расположенных по разные стороны от плоскости центрирующего кольца двух частей. Клапан установлен в несущей трубе. Патрубки выполнены в виде конического раструба, приварены торцами меньшего диаметра к торцам кожуха, а торцами большего диаметра - к внутренней поверхности торцевой части несущей трубы. Вкладыш прижат втулкой к внутренней поверхности патрубка и выполнен из прочного материала с низким коэффициентом теплопроводности. Геттеры расположены в пространстве между кожухом и несущей трубой. При этом внутренний диаметр втулки равен внутреннему диаметру кожуха, в пространстве между которым и несущей трубой создан вакуум. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может найти применение в строительстве и эксплуатации теплоизолированных скважин в зоне мерзлоты, а также для нагнетания теплоносителя в пласт.

Наиболее близкой к предлагаемой является теплоизолированная колонна, состоящая из соединенных муфтами однотипных секций, каждая из которых содержит соосно расположенные кожух и несущую трубу с конусно-упорной резьбой на концах для обеспечения резьбового соединения с муфтами, вакуумный клапан, установленный в несущей трубе, теплоизоляцию, которой полностью заполнено пространство между кожухом и несущей трубой, за исключением места размещения вакуумного клапана, размещенное в пространстве между кожухом и несущей трубой центрирующее кольцо, а также втулку и геттеры (см. патент РФ №2129202, кл.Е21В 17/00, 1999 г.).

Недостатком известной теплоизолированной колонны является ее низкая надежность при эксплуатации, обусловленная сложностью изготовления.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является устранение указанного выше недостатка, а именно повышение надежности эксплуатации теплоизолированной колонны за счет упрощения ее изготовления.

Данный технический результат достигается за счет того, что в теплоизолированной колонне, состоящей из соединенных муфтами однотипных секций, каждая из которых содержит соосно расположенные кожух и несущую трубу с конусно-упорной резьбой на концах для обеспечения резьбового соединения с муфтами, вакуумный клапан, установленный в несущей трубе, теплоизоляцию, которой полностью заполнено пространство между кожухом и несущей трубой, за исключением места размещения вакуумного клапана, размещенное в пространстве между кожухом и несущей трубой центрирующее кольцо, а также втулку и геттеры, секция имеет патрубки в виде конического раструба, приваренные торцами меньшего диаметра к торцам кожуха, а торцами большего диаметра - к внутренней поверхности торцевой части несущей трубы, муфтовый вкладыш, прижатый втулкой к внутренней поверхности патрубка и выполненный из прочного материала с низким коэффициентом теплопроводности, теплоизоляция выполнена в виде расположенных по разные стороны от плоскости центрирующего кольца двух частей, геттеры расположены в пространстве между кожухом и несущей трубой, при этом внутренний диаметр втулки равен внутреннему диаметру кожуха, в пространстве, между которым и несущей трубой создан вакуум, а также за счет того, что каждая часть теплоизоляции выполнена из теплоизолирующих блоков из открыто пористого материала в форме полого цилиндра,

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где показан фрагмент конструкции теплоизолированной колонны, состоящей из секций теплоизолированной колонны. На чертеже обозначены несущая труба 1, теплоизолирующие блоки 2 из открыто пористого материала в форме полого цилиндра, кожух 3, геттеры 4, патрубки 5 в виде конического раструба, муфта 6, муфтовый вкладыш 7, втулка 8, вакуумный клапан 9, центрирующее кольцо 10. При этом кожух 3 и несущая труба 1 с конусно-упорной резьбой на концах расположены соосно. Вакуумный клапан 9 установлен в несущей трубе 1. Теплоизоляцией заполнено все пространство между кожухом 3 и несущей трубой 1, за исключением места размещения вакуумного клапана 9. Соединение секций теплоизолированной колонны обеспечивается муфтой 6, которая навинчивается на резьбы несущих труб 1. Патрубки 5 в виде конического раструба привариваются торцами меньшего диаметра к торцам кожуха 3 (место сварки не показано), а торцами большего диаметра - к внутренней поверхности торцевой части несущей трубы 1 (место сварки не показано). Муфтовый вкладыш 7 прижат втулкой 8 к внутренней поверхности патрубка 5 и выполнен из прочного материала с низким коэффициентом теплопроводности. Теплоизоляция выполнена в виде двух частей, расположенных по разные стороны от плоскости центрирующего кольца 10. Каждая часть теплоизоляции может быть выполнена из теплоизолирующих блоков 2 из открыто пористого материала (например, на основе супертонких базальтовых волокон типа ТЗМК / термозащитный материал кварцевый/) в форме полого цилиндра. Геттеры 4, предназначенные для поглощения остаточного газа после вакуумирования, располагаются в пространстве между кожухом 3 и несущей трубой 1. При этом геттеры 4 могут находиться между боковой поверхностью теплоизолирующих блоков 2 и внутренней поверхностью несущей трубы 1, на крайних теплоизолирующих блоках 2, а также располагаться между теплоизолирующими блоками 2. Внутренний диаметр втулки 8 равен внутреннему диаметру кожуха 3, в пространстве между которым и несущей трубой 1 создают вакуум.

Теплоизолированную колонну собирают следующим образом.

В средней части несущей трубы 1 секции теплоизолированной колонны, являющейся трубой нефтяного сортамента, высверливают откачное отверстие под вакуумный клапан 9 (см. чертеж). После этого несущую трубу 1 с этим откачным отверстием устанавливают на кожух 3, на который ранее были уже установлены центрирующее кольцо 10 и размещенные по разные стороны от него две части теплоизоляции. Каждая часть теплоизоляции может быть выполнена из теплоизолирующих блоков 2 в форме полого цилиндра из открыто пористого материала. К торцам кожуха 3 приваривают вакуумно-плотными швами (не показано) торцы меньшего диаметра патрубка 5, являющегося коническим раструбом. Торцы большего диаметра патрубка 5 приваривают к внутренней поверхности торцевой части несущей трубы 1.

В откачное отверстие несущей трубы 1 устанавливают и закрепляют в нем вакуумный клапан 9, к которому впоследствии подсоединяют устройство для вакуумирования. С помощью данного устройства в пространстве между несущей трубой 1 и кожухом 3 создают вакуум. Секцию теплоизолированной колонны прогревают до температуры, обеспечивающей активацию геттеров 4. Вакуумирование и применение теплоизолирующих блоков 2 из открыто пористого материала, составленного из супертонких базальтовых волокон, позволяют создать в пространстве между несущей трубой 1 и кожухом 3 условия, которые обеспечивают низкий коэффициент теплопроводности теплоизоляции. Секции теплоизолированной колонны соединяют между собой и опускают в скважину. В ходе сборки используют муфтовый вкладыш 7 и втулку 8. Муфтовый вкладыш 7 при этом должен соответствовать профилю соединительной муфтовой зоны теплоизолированной колонны. Его изготавливают из прочного материала (например, фторопласт) с низким коэффициентом теплопроводности, величина которого не превышает значения 0,07 Вт/м·К. Втулка 8 изготавливается из металла.

Спуск теплоизолированной колонны в скважину производится типовыми техническими средствами. На устье скважины в муфтовую зону верхнего конца секции теплоизолированной колонны устанавливают муфтовый вкладыш 7 вместе с втулкой 8, которая прижимает его к внутренней поверхности патрубка 5. К спускаемой в скважину секции теплоизолированной колонны присоединяют собранную описанным выше способом дополнительную секцию теплоизолированной колонны и известными способами привинчивают ее к муфте 6, находящейся на спускаемой секции теплоизолированной колонны (см. чертеж). Таким образом, происходит наращивание теплоизолированной колонны, которую постепенно спускают в скважину.

Пример конкретного выполнения теплоизолированной колонны.

Изготавливают теплоизолированную колонну в соответствии со следующими техническими данными: материалом несущей трубы 1 служит сталь группы прочности Д, длина несущей трубы 1-10 м, ее диаметр -168,3 мм, толщина стенки - 8,9 мм. Несущая труба 1 имеет на концах резьбу типа ОТТГ в соответствии с ГОСТ 632-80. Откачное отверстие, в котором размещается вакуумный клапан 9 в средней части несущей трубы 1, имеет диаметр 35 мм.

Кожух 3 имеет диаметр 114,3 мм и толщину стенки - 7 мм. Он выполнен из стали группы прочности Д согласно ГОСТ 633-80. Кожух 3 применяется вместе с патрубком 5, который выполнен в виде конического раструба из нержавеющей стали. Толщина его стенки равна 5 мм. Пространство между несущей трубой 1 и кожухом 3 заполнено теплоизоляцией, выполненной в виде расположенных по разные стороны от плоскости центрирующего кольца 10 двух частей. Каждая часть теплоизоляции может быть выполнена в виде теплоизолирующих блоков 2 из открыто пористого материала в форме полого цилиндра. Секция теплоизолированной колонны может быть составлена из несущей трубы 1 и кожуха 3, имеющих другие типоразмеры и диаметры.

Использование данного изобретения позволяет повысить надежность эксплуатации теплоизолированной колонны за счет упрощения ее изготовления.

Claims (2)

1. Теплоизолированная колонна, состоящая из соединенных муфтами однотипных секций, каждая из которых содержит соосно расположенные кожух и несущую трубу с конусно-упорной резьбой на концах для обеспечения резьбового соединения с муфтами, вакуумный клапан, установленный в несущей трубе, теплоизоляцию, которой полностью заполнено пространство между кожухом и несущей трубой, за исключением места размещения вакуумного клапана, размещенное в пространстве между кожухом и несущей трубой центрирующее кольцо, а также втулку и геттеры, отличающаяся тем, что секция имеет патрубки в виде конического раструба, приваренные торцами меньшего диаметра к торцам кожуха, а торцами большего диаметра - к внутренней поверхности торцевой части несущей трубы, муфтовый вкладыш, прижатый втулкой к внутренней поверхности патрубка и выполненный из прочного материала с низким коэффициентом теплопроводности, теплоизоляция выполнена в виде расположенных по разные стороны от плоскости центрирующего кольца двух частей, геттеры расположены в пространстве между кожухом и несущей трубой, при этом внутренний диаметр втулки равен внутреннему диаметру кожуха, в пространстве между которым и несущей трубой создан вакуум.

2. Теплоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что каждая часть теплоизоляции выполнена из теплоизолирующих блоков из открыто пористого материала в форме полого цилиндра.

Images