RU2704405C1 - Tubing with heat-insulating coating - Google Patents
Tubing with heat-insulating coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704405C1 RU2704405C1 RU2018140957A RU2018140957A RU2704405C1 RU 2704405 C1 RU2704405 C1 RU 2704405C1 RU 2018140957 A RU2018140957 A RU 2018140957A RU 2018140957 A RU2018140957 A RU 2018140957A RU 2704405 C1 RU2704405 C1 RU 2704405C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- tubing
- heat
- attached
- insulating coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкциям насосно-компрессорных труб (НКТ) с теплоизоляционным покрытием (ТИП) и может быть использовано при строительстве из стыкуемых друг с другом НКТ теплоизолированных колонн глубиной до 5000 метров в нефтегазовой промышленности для нагнетания в углеводородосодержащий пласт рабочего агента воздействия (РАВ) в форме ультра-сверхкритического флюида, а также в геотермальной энергетике для отбора из искусственно созданного подземного теплообменного геотермального резервуара теплоносителя в форме ультра-сверхкритического флюида или сверхкритического флюида.The invention relates to designs of tubing with a heat-insulating coating (TIP) and can be used in the construction of thermally insulated columns of up to 5,000 meters deep from adjacent tubing in the oil and gas industry for injection into a hydrocarbon-containing formation of a working agent (RAV) in in the form of ultra-supercritical fluid, as well as in geothermal energy for selection from the artificially created underground heat exchange geothermal reservoir of the coolant in the form of ultra-sv supercritical fluid or supercritical fluid.
Ультра-сверхкритические флюиды имеют температуру до 700°С и давление до 60 МПа.Ultra-supercritical fluids have temperatures up to 700 ° C and pressures up to 60 MPa.
В настоящее время нефтедобывающие компании приступили к освоению нефтеносных сланцевых формаций, в частности, таких, как баженовская свита и доманиковая свита. Весьма перспективными для их освоения признано использование так называемых термохимических технологий, основанных на закачке по колонне НКТ в продуктивный пласт РАВ в форме ультра-сверхкритического флюида, имеющего высокие температуру и давление.Currently, oil companies have begun to develop oil shale formations, in particular, such as the Bazhenov Formation and Domanik Formation. The use of the so-called thermochemical technologies based on injection through the tubing string into the RAV reservoir in the form of ultra-supercritical fluid having high temperature and pressure is recognized as very promising for their development.
В геотермальной энергетике продолжает активно развиваться направление, известное под названием «Улучшенные геотермальные системы» ("Enhanced Geothermal Systems" (EGS)), суть которого заключается в закачке через нагнетательную скважину в предварительно фракционированный высокотемпературный гранитный пласт, находящийся на глубине до 5000 метров и имеющий температуру до 500-700°С, холодной воды, нагрев холодной воды (флюида) при ее прохождении по трещинам высокотемпературного гранитного пласта и отбор на дневную поверхность нагретого высокотемпературного флюида через добывающую скважину по колонне НКТ.In geothermal energy, the direction known as Enhanced Geothermal Systems (EGS) continues to develop actively, the essence of which is to pump through a injection well into a pre-fractionated high-temperature granite formation at a depth of up to 5000 meters and having temperature up to 500-700 ° С, cold water, heating of cold water (fluid) during its passage through the cracks of a high-temperature granite formation and selection of a heated high-temperature on the surface fluid through a production well through a tubing string.
Естественно, что для реализации таких технологий требуются НКТ, обладающие высокими теплоизолирующими свойствами для снижения тепловых потерь флюида, высокими прочностными свойствами для выдерживания высокого давления флюида, высокими антикоррозионными свойствами, необходимыми для работы в агрессивных средах, а также обеспечивающие надежную и герметичную стыковку при строительстве колонн НКТ.Naturally, the implementation of such technologies requires tubing with high heat-insulating properties to reduce heat loss of the fluid, high strength properties to withstand high fluid pressure, high anticorrosion properties necessary for operation in aggressive environments, as well as providing reliable and tight joining during the construction of columns Tubing.
В настоящее время такие НКТ, оптимальным образом сочетающие высокие термобарические, антикоррозионные свойства, а также имеющие надежные соединительные элементы для формирования колонн, отсутствуют как в Российской Федерации, так и за рубежом, что является одним из сдерживающих факторов использования термохимических технологий.Currently, such tubing that optimally combines high thermobaric and anticorrosion properties, as well as having reliable connecting elements for forming columns, is absent both in the Russian Federation and abroad, which is one of the constraining factors for the use of thermochemical technologies.
Естественно, в Российской Федерации и за рубежом предпринимались неоднократные попытки разработки конструкции НКТ, удовлетворяющей таким высоким требованием. Однако до настоящего времени данная проблема не решена.Naturally, in the Russian Federation and abroad, repeated attempts have been made to develop a design of tubing that satisfies such a high demand. However, to date, this problem has not been solved.
Наиболее активно для решения таких проблем используют различные конструкции НКТ с широким спектром многослойных ТИП, размещаемых на наружной или внутренней поверхности НКТ. Однако при их использовании возникает целый ряд проблем, а именно: сохранение целостности ТИП при захвате трубы зажимными элементами гидравлического ключа и/или слайдера при монтажно-демонтажных работах на колоннах НКТ, так как теплоизолирующие покрытия не являются достаточно прочными; традиционно используемые для соединения НКТ в колонну резьбовые соединения в условиях действия высоких давлений и температур флюида ненадежны и негерметичны; высокие температуры приводят к значительным термическим деформациям НКТ, изменяющим их длину, что зачастую приводит к разрушению ТИП и их защитных кожухов.The most actively used to solve such problems are various tubing designs with a wide range of multilayer TIPs placed on the outer or inner tubing surface. However, when using them, a number of problems arise, namely: maintaining the integrity of the TYPE when gripping the pipe with clamping elements of a hydraulic wrench and / or slider during installation and dismantling work on tubing strings, since the heat-insulating coatings are not strong enough; threaded connections traditionally used to connect tubing into a string under the influence of high pressures and temperatures of the fluid are unreliable and leaky; high temperatures lead to significant thermal deformations of the tubing, changing their length, which often leads to the destruction of the type and their protective covers.
Рассмотрим несколько типичных конструкций НКТ с ТИП.Consider a few typical tubing designs with TYPE.
Известна теплоизолированная колонна НКТ (патент РФ №2129202, кл. Е21В 17/00, 1999 г.), включающая внутреннюю трубу с расположенной на ней многослойной экранной изоляцией, наружную трубу и муфту, внутренняя труба выполнена цельной с высаженными профилированными концами, наружная труба перед монтажом сжата вдоль оси на 9-12 мм, имеет на концах конусно-упорную резьбу и снабжена герметизированным вакуумно-плотным швом седлом, и клапаном, внутренняя и наружная трубы выполнены из одного материала и по торцам обварены вакуумно-плотными швами, на многослойной экранной изоляции размещены центрирующие кольца, между слоями многослойной экранной изоляции размещен газопоглотитель, в межтрубном пространстве создан вакуум 10-4-10-3 мм рт.ст., при этом муфта навернута на наружную трубу, а уплотнительная втулка поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе.A thermally insulated tubing string is known (RF patent No. 2129202, class ЕВВ 17/00, 1999), including an inner pipe with multilayer screen insulation located on it, an outer pipe and a sleeve, an inner pipe made integral with upset profiled ends, an outer pipe in front of it is compressed along the axis by 9-12 mm, has a tapered stop thread at the ends and is equipped with a sealed vacuum-tight seam with a seat and a valve, the inner and outer pipes are made of the same material and welded with vacuum-tight seams at the ends, on a multilayer centering rings are placed between the screen insulation, a getter is placed between the layers of multilayer screen insulation, a vacuum of 10 -4 -10 -3 mm Hg is created in the annulus, while the sleeve is screwed onto the outer pipe, and the sealing sleeve compresses the profiled ends of the inner pipe to outer pipe.
В результате анализа конструкции данной НКТ необходимо отметить, что для стыковки НКТ в колонну традиционно используется конусно-упорное резьбовое межтрубное соединение, которое при нагреве НКТ с ТИП до температуры 550°С и более и при давлении выше 45-50 МПа не обеспечивает герметичность соединения и его надежность. Более того, используемое для обеспечения надежности и герметичности таких соединений высокое усилие затяжки, близкое по величине к пределу прочности материла НКТ, при эксплуатации может привести к срыву резьбы. По этой причине ресурс таких соединительных элементов труб не превышает нескольких циклов «свинчивание-развинчивание».As a result of the analysis of the design of this tubing, it is necessary to note that for connecting the tubing to the string, a conical-threaded threaded joint is traditionally used, which when heating the tubing with a TYPE to a temperature of 550 ° C or more and at a pressure above 45-50 MPa does not provide a tight connection its reliability. Moreover, the high tightening force used to ensure the reliability and tightness of such joints, close in magnitude to the tensile strength of the tubing material, during operation can lead to thread failure. For this reason, the resource of such pipe connecting elements does not exceed a few screw-unscrew cycles.
Существенным недостатком известной конструкции является сложность сохранения вакуума в межтрубном пространстве при воздействии высоких давления и температуры РАВ, а принудительное сжатие наружной трубы перед монтажом, создает нежелательные предварительные напряжения в НКТ. Конструкция такой НКТ весьма сложна, а технология ее изготовления еще сложнее, что, однако, не гарантирует при использовании высоких теплоизолирующих свойств.A significant drawback of the known design is the difficulty of maintaining a vacuum in the annular space when exposed to high pressure and temperature RAV, and forced compression of the outer pipe before installation, creates undesirable prestress in the tubing. The design of such a tubing is very complex, and the technology for its manufacture is even more complicated, which, however, does not guarantee the use of high heat-insulating properties.
Известна труба теплоизолированная (патент РФ на полезную модель №121855, кл. Е21В 17/00, 2012 г), включающая размещенное на трубе теплоизолирующее покрытие, содержащее теплоотражающий и теплоизолирующий слои, слой базальтового полотна, покрытый теплоотражающим слоем, причем покрытие дополнительно содержит наружный защитный слой и второй теплоотражающий слой, теплоизолирующий слой размещен между теплоотражающими слоями, а на наружном теплоотражающем слое размещен защитный наружный слой, при этом теплоотражающие слои выполнены из алюминиевой фольги, а в качестве теплоизолирующего материала используют мультикремнеземистый войлок, защитный слой представляет трубу из полипропилена, а между теплоотражающим покрытием и защитным покрытием размещен слой стеклопластика.A heat-insulated pipe is known (RF patent for utility model No. 121855, class Е21В 17/00, 2012), including a heat-insulating coating placed on the pipe containing heat-reflecting and heat-insulating layers, a basalt sheet layer coated with a heat-reflecting layer, the coating additionally containing an external protective the layer and the second heat-reflecting layer, the heat-insulating layer is placed between the heat-reflecting layers, and a protective outer layer is placed on the outer heat-reflecting layer, while the heat-reflecting layers are made of aluminum Olga, and as thermal insulation material used multikremnezemisty felts, the protective layer is a polypropylene tube and between the heat-reflecting coating and the protective coating is a layer of fiberglass.
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что теплоизолирующее покрытие, состоящее из большого количества слоев, весьма сложно и трудоемко в изготовлении, для такого покрытия характерен довольно высокий процент брака, так как весьма сложно обеспечить плотное прилегание всех слоев друг к другу и, при этом, оно обладает достаточно высокой теплопроводностью. Как показали исследования, при прокачке через НКТ теплоносителя с температурой 450°С, температура на внешней поверхности трубы составляет примерно 50°С. Среднее значение коэффициента теплопроводности материала покрытия не превышает 0,039 Вт/м*К, а, как показали исследования, для эффективной работы колонны НКТ значение коэффициента теплопроводности ТИП при температуре 400°С не должно превышать 0,024 Вт/м*К, при 600°С - 0,029 Вт/м*К, а при температуре равной 800°С - 0,034 Вт/м*К. Весьма существенным является и то, что в конструкции НКТ не предусмотрены специально конструктивно оформленные зоны захвата трубы гидравлическим ключом или слайдером при проведении монтажно-демонтажных работ, что приводит к повреждениям теплоизолирующего покрытия снижению его теплоизолирующих свойств, а, следовательно, и срока эксплуатации НКТ.As a result of the analysis of the known solution, it should be noted that a heat-insulating coating, consisting of a large number of layers, is very difficult and laborious to manufacture, such a coating is characterized by a rather high percentage of defects, since it is very difficult to ensure a tight fit of all layers to each other and, at the same time, It has a sufficiently high thermal conductivity. As studies have shown, when pumping coolant through a tubing with a temperature of 450 ° C, the temperature on the outer surface of the pipe is approximately 50 ° C. The average value of the coefficient of thermal conductivity of the coating material does not exceed 0.039 W / m * K, and, as studies have shown, for the effective operation of the tubing string, the thermal conductivity coefficient of the TIP at a temperature of 400 ° C should not exceed 0.024 W / m * K, at 600 ° C 0.029 W / m * K, and at a temperature of 800 ° C - 0.034 W / m * K. It is also very significant that the design of the tubing does not include specially designed zones for pipe capture with a hydraulic wrench or slider during installation and dismantling, which leads to damage to the heat-insulating coating and a decrease in its heat-insulating properties, and, consequently, the life of the tubing.
Известна НКТ с ТИП, содержащая трубу из легированной стали с соединительными элементами на ее концах, выполненными в виде резьбовых поверхностей.Known tubing with a TYPE containing a pipe of alloy steel with connecting elements at its ends, made in the form of threaded surfaces.
На наружной поверхности трубы сформировано многослойное ТИП. На поверхности трубы образованы две имеющие аналогичное конструктивное исполнение теплоизолированные зоны захвата, предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом и/или слайдером при сборке (разборке) колонны НКТ.A multilayer TYPE is formed on the outer surface of the pipe. On the surface of the pipe, two heat-insulated gripping zones are formed having a similar design, intended for gripping the pipe with a hydraulic wrench and / or slider when assembling (disassembling) the tubing string.
Каждая такая зона содержит металлический каркас, закрепленный посредством сварки на штатном месте наружной поверхности трубы. На каркасе, приваркой к нему продольных и поперечных ребер, образованы ячейки для размещения в них ТИП.Each such zone contains a metal frame, fixed by welding in a regular place on the outer surface of the pipe. On the frame, welding longitudinal and transverse ribs to it, cells are formed for placement of TYPE in them.
В качестве ТИП может быть использована широкая гамма материалов, например, полученных из коротких базальтовых волокон.A wide range of materials, for example, obtained from short basalt fibers, can be used as a type.
На каркас с ТИП снаружи надет защитный кожух в виде разрезной трубки, которая при захвате ее гидравлическим ключом или слайдером должна обеспечивать сохранность ТИП и металлической поверхности трубы.A protective casing in the form of a split tube is put on the outside of the TYPE frame, which, when captured with a hydraulic wrench or slider, must ensure the safety of the TYPE and the metal surface of the pipe.
На разрезную трубку последовательно намотаны слои теплоотражающего материала (алюминиевой фольги) и защитной стеклопластиковой оболочки. Сверху на защитную стеклопластиковую оболочку намотана тонкая стальная сетка. Фиксация сетки на оболочке осуществляется полимерным связующим. Слой сетки предохраняет защитную оболочку от повреждений насечкой стальных губок гидравлического ключа и/или слайдера, 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.Layers of heat-reflecting material (aluminum foil) and a protective fiberglass shell are sequentially wound on a split tube. A thin steel mesh is wound on top of the fiberglass protective sheath. The mesh is fixed on the shell by a polymer binder. The mesh layer protects the protective shell from damage by notching the steel lips of the hydraulic wrench and / or slider, and also eliminates the possibility of turning the hydraulic wrench or slider relative to the pipe gripping zone, which allows you to slightly reduce the clamping force of the pipe during installation and dismantling.
(патент РФ на полезную модель №156386, кл. F16L 59/00, 2015 г.) - наиболее близкий аналог.(RF patent for utility model No. 156386, class F16L 59/00, 2015) is the closest analogue.
В результате анализа данной конструкции НКТ необходимо отметить, что она, в отличие от приведенных выше, оснащена теплоизолированными зонами захвата. Однако выполнение таких зон в виде закрепленного на наружной поверхности трубы каркаса с обращенными наружу ребрами, между которыми размещено ТИП, не позволяет прикладывать к таким зонам высоких нагрузок, так как усилие гидравлического ключа или слайдера приходится на ребра каркаса, то есть, удельное усилие при контакте весьма высоко, что приводит к разрушению по месту контакта помещенных на каркас теплоизолирующих слоев и деформированию размещенного в ячейках каркаса ТИП. Все это значительно снижает теплоизолирующие свойства НКТ и срок ее эксплуатации.As a result of the analysis of this design of the tubing, it should be noted that, in contrast to the above, it is equipped with heat-insulated capture zones. However, the implementation of such zones in the form of a frame fixed to the outer surface of the pipe with outward-facing ribs between which the TYPE is placed does not allow high loads to be applied to such zones, since the force of the hydraulic wrench or slider falls on the frame ribs, i.e., the specific contact force very high, which leads to destruction at the point of contact of the heat-insulating layers placed on the frame and deformation of the TIP placed in the cells of the frame. All this significantly reduces the heat-insulating properties of the tubing and its life.
Традиционно используемые в конструкции данной НКТ резьбовые соединительные элементы не обеспечивают герметичность соединения и его надежность в условиях ударных и знакопеременных тепловых нагрузок, что уже было отмечено выше.The threaded connecting elements traditionally used in the design of this tubing do not ensure the tightness of the connection and its reliability under shock and alternating heat loads, which was already noted above.
Использование в качестве в качестве ТИП многослойной защитной оболочки не обеспечивает надежной теплоизоляции покрытия в условиях высоких температур и, соответственно, значительных тепловых линейных деформаций НКТ. Все приведенное выше снижает срок эксплуатации НКТ.The use of a multilayer protective shell as a type does not provide reliable thermal insulation of the coating at high temperatures and, consequently, significant thermal linear deformation of the tubing. All of the above reduces the life of the tubing.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание НКТ с ТИП, обладающих высокими теплоизолирующими свойствами и длительным сроком эксплуатации за счет выбора и обеспечения сохранения целостности а, следовательно, герметичности, ТИП на трубе и зонах захвата в течение всего срока эксплуатации НКТ в условиях высоких температур и давлений флюида, а также за счет обеспечения герметичной стыковки НКТ при сборке их в колонны за счет оптимальной конструкции соединительных элементов трубы.The technical result of the present invention is the creation of tubing with type, having high heat-insulating properties and a long service life by selecting and ensuring the integrity and, therefore, tightness, type of type on the pipe and gripping zones throughout the life of the tubing at high temperatures and fluid pressures , as well as by providing a tight connection of tubing when assembling them into columns due to the optimal design of the pipe connecting elements.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в насосно-компрессорной трубе с теплоизоляционным покрытием, содержащей трубу, на наружной поверхности которой размещено теплоизоляционное покрытие, закрытое сверху защитным кожухом, две теплоизолированные зоны захвата, предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом или слайдером при монтаже-демонтаже насосно-компрессорной трубы, а также размещенные у торцов трубы соединительные элементы, предназначенные для стыковки труб при сборке их в колонну, новым является то, что каждая зона захвата образована диском, надетым на трубу и скрепленным с ней, кольцом, охватывающим трубу и прикрепленным с диску, а также пластинами, прикрепленными к наружной поверхности трубы и внутренней поверхности кольца, защитный кожух прикреплен к кольцам зон захвата и оснащен гофрированным участком для компенсации термических деформаций, а каждый соединительный элемент трубы выполнен в виде гильзы, закрепленной на наружной поверхности трубы у ее торца и оснащенной поводками, имеющими возможность контакта со стягивающей муфтой, при этом для теплоизоляционного покрытия на наружной поверхности трубы может быть использован материал "MICROTHERM", изготовленный из пирогенного диоксида кремния, а для теплоизоляции зон захвата может быть использован материал ТИСК 1000 на основе силиката кальция.The specified technical result is ensured by the fact that in a tubing with a heat-insulating coating containing a pipe, on the outer surface of which there is a heat-insulating coating, closed on top with a protective casing, two heat-insulated gripping zones, designed to grip the pipe with a hydraulic wrench or slider when mounting and dismantling the pump -compressor pipe, as well as connecting elements located at the ends of the pipe, designed to join the pipes when assembling them into a column, new is that o each gripping zone is formed by a disk worn on the pipe and fastened with it, a ring covering the pipe and attached to the disk, as well as plates attached to the outer surface of the pipe and the inner surface of the ring, the protective cover is attached to the rings of the gripping zones and is equipped with a corrugated section for compensation of thermal deformations, and each connecting element of the pipe is made in the form of a sleeve mounted on the outer surface of the pipe at its end and equipped with leashes that have the ability to contact the tightening sleeve While for the heat-insulating coating on the outer surface of the pipe material may be used "MICROTHERM", made of a pyrogenic silica, and the capture zones for insulation can be used TISK material 1000 on the basis of calcium silicate.
На торцах гильз могут быть установлены проставки, выполненные из висмута, а на одной из торцевых поверхностей каждого поводка может быть выполнена коническая фаска, имеющая возможность контакта с конической фаской канавки полумуфты при затяжке муфтового соединения.Spacers made of bismuth can be installed at the ends of the sleeves, and a conical bevel can be made on one of the end surfaces of each leash, which can contact the conical facet of the half-coupling groove when tightening the coupling.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials on which:
- на фиг. 1 - НКТ с ТИП, продольный разрез;- in FIG. 1 - tubing with type, longitudinal section;
- на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1 (разрез по зоне захвата);- in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1 (section along the capture zone);
- на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1 (разрез по зоне соединения НКТ).- in FIG. 3 is a section BB of FIG. 1 (section along the tubing junction zone).
НКТ состоит, собственно, из трубы 1, изготовленной из жаропрочного, жаростойкого и коррозионностойкого металла или сплава, например, Inconel 740, Inconel 716 или Haynes 282.The tubing consists, in fact, of a
На наружной поверхности трубы 1 сформировано ТИП 3а. В качестве ТИП может быть использована широкая гамма стандартных материалов, примененных, например, в аналогах, приведенных в описании. Как показали исследования, наиболее предпочтительным является использование ТИП из микропористого теплоизоляционного материала "MICROTHERM", изготовленного из пирогенного диоксида кремния. Выбор именно этого ТИП 3а обусловлен тем, что он, при плотности 320 кг/м имеет весьма низкие характеристики теплопроводности, которые, что весьма важно при изменении температуры его нагрева, меняются незначительно, а именно: при температуре 200°С - 0,022 Вт/м*К, при температуре 400°С - 0,024 Вт/м*К, при температуре 600°С - 0,029 Вт/м*К и при температуре 800°С - 0,034 Вт/м*К. Конструктивно ТИП 3а реализовано в виде колец, последовательно надеваемых на трубу 1.On the outer surface of the
На трубе 1, у ее концов, образованы две идентичные по конструктивному исполнению зоны захвата, предназначенные для захвата НКТ гидравлическим ключом и/или слайдером при проведении монтажно-демонтажных работ по сборке (разборке) колонны НКТ.On the
Каждая из таких зон выполнена в виде диска 2, закрепленного (предпочтительно, посредством сварки) на наружной поверхности трубы 1, кольца 7, охватывающего трубу 1 и закрепленного (предпочтительно, посредством сварки) на диске 2. На наружной поверхности трубы 1 в зоне кольца 7 продольно относительно ее (трубы) оси прикреплены (предпочтительно, посредством сварки) пластины 5. На внутренней поверхности кольца 7, продольно относительно оси трубы 1, прикреплены пластины 6.Each of these zones is made in the form of a
Место сварки обозначено на фиг. 1 позицией 15.The welding location is indicated in FIG. 1 by 15.
Пространство каждой зоны захвата, между внутренней поверхностью кольца 7 и наружной поверхностью трубы 1, заполнено теплоизоляционным материалом 4 (ТИП 4). В качестве такового может быть использована широкая гамма стандартных материалов, примененных, например, в аналогах. Как показали исследования, наиболее предпочтительным является использование в качестве ТИП 4 силиката кальция (марка ТИСК 1000, выпускается по СТО 1086672005144-056-2010).The space of each capture zone, between the inner surface of the
Выбор именно такого ТИП 4 обусловлен тем, что при плотности 1000 кг/м3 он имеет следующие характеристики по теплопроводности: при температуре 200°С - 0,06 Вт/м*К, при температуре 400°С - 0,08 Вт/м*К, при температуре 600°С - 0,09 Вт/м*К и при температуре 800°С - 0,17 Вт/м*К. Данное теплоизоляционное покрытие (в частности, его марка ТИСК 1000) имеет более высокие значения теплопроводности, но выбрано для использования в настоящей НКТ с теплоизоляционным покрытием, так как имеет высокую плотность, необходимую для формирования теплоизоляции двух идентичных зон захвата.The choice of just
Пластины 5 и 6 размещены внутри плотного теплоизоляционного материала 4 для размещения ТИП, а также для повышения жесткости зоны захвата и, следовательно, уменьшения деформации кольца 7 при его захвате гидравлическим ключом и/или слайдером при проведении монтажно-демонтажных работ по сборке (разборке) колонны НКТ.The
Длина каждой зоны захвата определяется длиной (высотой) кольца 7 и составляет от 300 до 350 мм.The length of each capture zone is determined by the length (height) of the
Кольцо 7, диск 2, пластины 5 и 6 выполнены из коррозионностойкого материала, например, нержавеющей стали.
НКТ оснащена защитным кожухом 8. Кожух может быть выполнен в виде трубы, надеваемой при сборке НКТ на ТИП 3а. 3ащитный кожух 8 выполнен, предпочтительно, из коррозионностойкого материала (например, нержавеющей стали), толщиной 1-2 мм. При сборке НКТ защитный кожух 8 торцами крепится (предпочтительно, посредством сварки) к кольцам 7 зон захвата, обеспечивая герметичное соединение. На защитном кожухе 8 имеется гофрированный участок 16. Данный участок может быть выполнен в виде кольцевой гофрированной вставки, торцами скрепленной с фрагментами защитного кожуха 8. Наличие гофрированного участка 16 обеспечивает целостность кожуха 8 за счет компенсации тепловых линейных деформаций трубы 1 в условиях действия на НКТ с ТИП высоких температур.The tubing is equipped with a protective casing 8. The casing can be made in the form of a pipe worn when assembling the tubing on TYPE 3a. The protective cover 8 is preferably made of a corrosion-resistant material (for example, stainless steel), 1-2 mm thick. When assembling the tubing, the protective casing 8 is fastened by the ends (preferably by welding) to the
Под гофрированном участком 16 размещено ТИП 3, выполненное, как и ТИП 3а, из микропористого теплоизоляционного материала "MICROTHERM", изготовленного из пирогенного диоксида кремния. ТИП 3 отличается от ТИП 3а тем, что имеет меньший диаметр.Under the corrugated portion 16 is placed
Основное назначение защитного кожуха 8 - защита размещенных между зон захвата и в зонах захвата ТИП 3, ТИП 3а и ТИП 4 от воздействия агрессивных сред, влаги и механических повреждений при транспортировке и монтажно-демонтажных работах. С наружных относительно зон захвата сторон, защита ТИП обеспечивается дисками 2. Таким образом, обеспечена надежная защита ТИП от внешних воздействий.The main purpose of the protective casing 8 is the protection of
Для соединения НКТ с ТИП с другой НКТ с ТИП при строительстве колонны НКТ, у торцов трубы имеются зоны соединения, в их областях размещены соединительные элементы, каждый из которых выполнен в виде гильзы 11, надетой на наружную поверхность трубы 1 до упора в диск 2 и прикрепленной к трубе 1 и к диску 2 (предпочтительно, посредством сварки).To connect the tubing with TYPE with another tubing with TYPE during the construction of the tubing string, there are connection zones at the ends of the pipe, in their areas are connecting elements, each of which is made in the form of a
На наружной поверхности гильз 11 размещены поводки 10, выполненные, например, в виде полуколец. Поводки 10 могут быть прикреплены к гильзам 11, например, посредством сварки или, что более предпочтительно, установлены с возможностью съема, например, в выполненных для этого пазах (не показаны) гильз 11, то есть, являться закладными элементами. Это обеспечивает их легкую замену без замены гильз 11, что весьма важно, так как при эксплуатации колонны НКТ они воспринимают основные нагрузки.On the outer surface of the
На одной из торцевых поверхностей каждого поводка 10 может быть выполнена коническая фаска (см. фиг. 1).A conical chamfer can be made on one of the end surfaces of each lead 10 (see Fig. 1).
На торцах гильз 11 могут быть размещены выполненные в виде колец проставки 9. Проставки 9 изготовлены, предпочтительно, из висмута.At the ends of the
НКТ с ТИП изготавливают следующим образом.Tubing with TYPE is made as follows.
Формируют на трубе 1 зону захвата, для чего к наружной поверхности трубы 1 приваривают пластины 5 и диск 2. К диску 2 приваривают кольцо 7 с пластинами 6 на нем. Пространство между наружной поверхностью трубы 1 и внутренней поверхностью кольца 7 заполняют ТИП 4. Одна зона захвата собрана.A gripping zone is formed on the
На части наружной поверхности трубы 1, до контакта с собранной зоной захвата, размещают кольца ТИП 3а, надевают на него фрагмент защитного кожуха 8, длина которого равна суммарной длине надетых на трубу колец 3а. На наружной поверхности трубы 1, до контакта с ТИП 3а, размещают ТИП 3, на которое надевают гофрированную вставку 16. Далее на наружной поверхности трубы 1 до контакта с ТИП 3 размещают кольца ТИП 3а и надевают на него второй фрагмент защитного кожуха 8. Гофрированную вставку 16 крепят, например, сваркой, торцами к торцам фрагментов защитного кожуха, образуя неразъемное соединение.On the part of the outer surface of the
Аналогично изложенному выше формируют вторую зону захвата.Similarly to the above, a second capture zone is formed.
К кольцам 7 прикрепляют (предпочтительно, посредством сварки) свободные торцы фрагментов защитного кожуха 8.To the
Таки образом, на трубе 1 сформированы две зоны захвата, ТИП, состоящее из ТИП 3а и ТИП 3, а также защитный кожух 8.Thus, two gripping zones are formed on the
Далее, на наружные поверхности трубы 1 по ее концам устанавливают гильзы 11 с поводками 10. Приваривают гильзы 11 к трубе 1 и к диску 2. Если это необходимо, на торцы гильз 11 устанавливают проставки 9 (проставки 9 могут быть установлены на торцы гильз 11 непосредственно перед стыковкой НКТ с ТИП с другой НКТ с ТИП).Further,
НКТ с ТИП собрана и готова к использованию.Tubing with TYPE is assembled and ready for use.
Для использования НКТ с ТИП доставляют к скважине.For use, tubing with a type is delivered to the well.
Для стыковки НКТ при строительстве колонны используют муфтовое соединение, которое является более надежным по сравнению с резьбовым. Используемая для стыковки муфта состоит из двух полумуфт 12, стягиваемых друг с другом посредством болтов 13, вставляемых в отверстия (не показаны) полумуфт 12 и стяжных гаек 14, навинчиваемых на резьбу болтов 13. На внутренней поверхности полумуфт 12 выполнены параллельно друг другу канавки (не показаны), одна из стенок каждой из которых может иметь коническую фаску (не показана).For joining the tubing during the construction of the column, a sleeve connection is used, which is more reliable than a threaded one. The coupling used for joining consists of two
Для строительства колонны, одну из НКТ, уже частично находящуюся в скважине, фиксируют за зону захвата слайдером. Стыкуемую с ней НКТ зажимают за зоны захвата гидравлическими ключами и выставляют соосно находящейся в скважине трубе. Выставленные НКТ контактируют друг с другом торцами гильз 11. Полумуфты 12 накладывают на гильзы 11 стыкуемых НКТ таким образом, чтобы поводки 10 гильз располагались в канавках полумуфт, после чего стягивают полумуфты 12 болтами 13 и стяжными гайками 14, затягивая муфтовое соединение.For the construction of the column, one of the tubing, already partially located in the well, is fixed to the capture zone with a slider. The tubing that is docked with it is clamped to the capture zones with hydraulic wrenches and exposed to the pipe coaxially located in the well. The exposed tubing is in contact with the ends of the
При наличии на торце поводков 10 и канавках полумуфт 12 конических фасок, установку полумуфт на гильзах осуществляют таким образом, чтобы их конические фаски контактировали друг с другом, после чего стягивают полумуфты 12 болтами 13 и стяжными гайками 14, затягивая муфтовое соединение,If there are conical bevels on the ends of the
При затяжке соединения за счет контакта конических фасок поводков гильз и канавок полумуфт (данные поверхности образуют клиновую пару), стыкуемые НКТ притягиваются друг к другу до плотного контакта торцов гильз, образуя надежное герметичное торцевое соединение.When tightening the connection due to the contact of the conical chamfers of the leads of the sleeves and the grooves of the half-couplings (these surfaces form a wedge pair), the joined tubing are attracted to each other until the ends of the sleeves are tightly contacted, forming a reliable tight end connection.
Специалистам в данной области техники понятно, что на зону соединения одной НКТ с ТИП с другой НКТ с ТИП может быть установлено теплоизоляционное покрытие, выполненное из теплоизоляционного материала "MICROTHERM", изготовленного из пирогенного диоксида кремния, в форме скорлуп, на поверхности которых закреплена внешняя защитная оболочка, выполненная из стеклоткани и, которые закреплены в зоне соединения двух НКТ с ТИП двумя и/или тремя внешними хомутами, изготовленными из нержавеющей стали.It will be understood by those skilled in the art that a heat-insulating coating made of heat-insulating material "MICROTHERM" made of fumed silica in the form of shells, on the surface of which an external protective coating can be installed, can be installed on the connection zone of one tubing with a type with another tubing with a type a shell made of fiberglass and which are fixed in the zone of connection of two tubing with TYPE with two and / or three external clamps made of stainless steel.
Опускают присоединенную НКТ в скважину.The connected tubing is lowered into the well.
В процессе эксплуатации собранной колонны НКТ, проставки 9 повышают степень герметичности стыка. Если проставки изготовлены из висмута, то при нагреве до температуры выше 271,44°С, они переходит из твердого состояния в жидкое, что повышает степень герметичности места контакта торцов гильз 11 двух состыкованных НКТ.During operation of the assembled tubing string,
Весьма важно, что при соединении НКТ их стыковка идет не по торцам труб 1, а по торцам соединительных элементов - их гильз 11, что позволяет увеличить площадь контактного соединения, максимально увеличить силу прижима друг к другу торцов гильз 11, а также исключить смятие торцов труб 1.It is very important that when connecting the tubing, they are joined not at the ends of the
Нетрудно заметить, что в конструкции НКТ используется однослойное ТИП, имеющее высокие теплоизолирующие свойства и минимальные термические деформации (полная усадка при температуре 1000°С - менее 3%) во всем интервале температур флюида, что обеспечивает сохранение целостности ТИП в течение всего срока эксплуатации НКТ. Данное покрытие, в отличие от многослойного, не подвержено расслоению, разрушению под действием высоких температур. От внешних воздействий оно защищено кожухом, имеющим температурный компенсатор (гофры). Используемые соединительные элементы позволяют осуществить надежную стыковку НКТ герметично по торцам и сохранить герметичность в течение срока эксплуатации трубы, а также обеспечивают практически неограниченное количество циклов сборки-разборки при проведении монтажно-демонтажных работ.It is easy to notice that a single-layer TIP is used in the design of the tubing, which has high heat-insulating properties and minimal thermal deformation (complete shrinkage at a temperature of 1000 ° C - less than 3%) in the entire fluid temperature range, which ensures the integrity of the TIP over the entire life of the tubing. This coating, unlike multi-layer, is not subject to delamination, destruction under the influence of high temperatures. It is protected from external influences by a casing having a temperature compensator (corrugations). Used connecting elements make it possible to reliably dock tubing at the ends and maintain tightness during the life of the pipe, as well as provide an almost unlimited number of assembly-disassembly cycles during installation and dismantling.
При проведении монтажно-демонтажных работ, практически, не затрагивается основной металл трубы 1, что позволяет сохранить ее прочностные характеристики в течение длительного времени.When carrying out installation and dismantling works, the main metal of
Таким образом, получена НКТ с ТИП, сочетающая в себе высокие теплоизолирующие характеристики, надежность, герметичность стыковочного соединения при сборке НКТ в колонну, а также длительный срок эксплуатации в условиях одновременного действия высоких температур (до 700°С) и давления (до 50 МПа).Thus, we obtained tubing with a TYPE that combines high heat-insulating characteristics, reliability, tightness of the docking joint when assembling the tubing into a string, as well as a long service life under conditions of simultaneous action of high temperatures (up to 700 ° C) and pressure (up to 50 MPa) .
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140957A RU2704405C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Tubing with heat-insulating coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140957A RU2704405C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Tubing with heat-insulating coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704405C1 true RU2704405C1 (en) | 2019-10-28 |
Family
ID=68500559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018140957A RU2704405C1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Tubing with heat-insulating coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704405C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU211471U1 (en) * | 2021-11-23 | 2022-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью "НК "Роснефть" - Научно-Технический Центр" | TUBE AND COMPRESSOR PIPE WITH THIN LAYER THERMAL INSULATION |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3680631A (en) * | 1970-10-02 | 1972-08-01 | Atlantic Richfield Co | Well production apparatus |
| SU857425A1 (en) * | 1979-08-01 | 1981-08-23 | Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Thermo-insulated coloumn |
| RU2240464C1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-11-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Нефтетрубосервис" | Tubing string |
| RU121855U1 (en) * | 2012-07-06 | 2012-11-10 | Закрытое акционерное общество "КОМПОМАШ-ТЭК" | INSULATED PIPE |
| RU156386U1 (en) * | 2015-05-28 | 2015-11-10 | Закрытое акционерное общество "Компомаш - ТЭК" | PIPE PUMP-COMPRESSOR, HEAT-INSULATED |
| RU160470U1 (en) * | 2015-10-01 | 2016-03-20 | Закрытое акционерное общество "Компомаш - ТЭК" | PIPE PUMP-COMPRESSOR, HEAT-INSULATED |
| RU2667956C2 (en) * | 2014-02-12 | 2018-09-25 | Рджил Резервуар Менеджмент Инк. | Pipe coupling with load deflecting region |
-
2018
- 2018-11-21 RU RU2018140957A patent/RU2704405C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3680631A (en) * | 1970-10-02 | 1972-08-01 | Atlantic Richfield Co | Well production apparatus |
| SU857425A1 (en) * | 1979-08-01 | 1981-08-23 | Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Thermo-insulated coloumn |
| RU2240464C1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-11-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Нефтетрубосервис" | Tubing string |
| RU121855U1 (en) * | 2012-07-06 | 2012-11-10 | Закрытое акционерное общество "КОМПОМАШ-ТЭК" | INSULATED PIPE |
| RU2667956C2 (en) * | 2014-02-12 | 2018-09-25 | Рджил Резервуар Менеджмент Инк. | Pipe coupling with load deflecting region |
| RU156386U1 (en) * | 2015-05-28 | 2015-11-10 | Закрытое акционерное общество "Компомаш - ТЭК" | PIPE PUMP-COMPRESSOR, HEAT-INSULATED |
| RU160470U1 (en) * | 2015-10-01 | 2016-03-20 | Закрытое акционерное общество "Компомаш - ТЭК" | PIPE PUMP-COMPRESSOR, HEAT-INSULATED |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU211471U1 (en) * | 2021-11-23 | 2022-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью "НК "Роснефть" - Научно-Технический Центр" | TUBE AND COMPRESSOR PIPE WITH THIN LAYER THERMAL INSULATION |
| RU2780036C1 (en) * | 2022-06-10 | 2022-09-19 | Андрей Юрьевич Дубровин | Tubing with heat-insulating coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7399002B2 (en) | Cryogenic seal for vacuum-insulated pipe expansion bellows | |
| US7207603B2 (en) | Insulated tubular assembly | |
| CA2190971C (en) | Double walled insulated tubing and method of installing same | |
| US6042153A (en) | Threaded connection for internally clad pipe | |
| FI72590C (en) | High temperature insulating jacket. | |
| US6305429B1 (en) | Double walled pipe structures | |
| RU2283739C1 (en) | Pipeline welded joint unit | |
| CA2407748C (en) | Method and apparatus for end-to-end welding of lined pipe | |
| CN105849445A (en) | Metallic flange connection gasket | |
| WO2020006947A1 (en) | Carbon steel-concrete/cement mortar-stainless steel composite submarine pipeline | |
| US20040245768A1 (en) | Bulkhead assembly for use in pipe-in-pipe systems | |
| US7011115B1 (en) | Insulated pipe structure and methods of making such structures | |
| RU2704405C1 (en) | Tubing with heat-insulating coating | |
| RU2487228C1 (en) | Section of heat-insulated string | |
| JPS5828094A (en) | Piping execution method for transporting fluid having temperature different from periphery | |
| US4518175A (en) | Tubular assembly including insulated conduits and couplers for the transfer of high temperature and high pressure fluids | |
| RU2513937C1 (en) | Method of sealing by restricted gasket | |
| RU2766464C1 (en) | Tubing string with heat-insulating coating | |
| TWI815756B (en) | Anti-corrosion multilayers pipe | |
| CN221257967U (en) | Flexible sealing structure of wall penetrating pipeline | |
| SU1696677A1 (en) | Heat-insulated drill pipe string | |
| RU2554128C1 (en) | Flange metal gasket | |
| RU2780036C1 (en) | Tubing with heat-insulating coating | |
| RU2197594C2 (en) | Heat-insulated pipe string | |
| CN212616847U (en) | Corrosion-resistant connecting joint for oil and gas conveying non-metallic pipeline |