SU740932A1 - Термоизолированна колонна дл нагнетани теплоносител в пласт - Google Patents

Description

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к области добычи нефти термическими методами, и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства при изоляции трубопроводов для транспортировки теплоносителей.

Известна термоизолированная колонна, состоящая из секций насосно-компрессорных труб, соединительных муфт и большого количества изоляторов из тонколистового экранирующего материала, намотанного внахлестку на внутреннюю трубу и окруженного снаружи защитным кожухом. Изоляторы с защитными кожухами _1$ крепятся к колонне насосно-компрессорных труб, ниже муфтовых соединений, с помощью разрезных колен и крепежных приспособлений, а выше муфтовых соединений перекрываются кольцами, которые _Μ приварены к кожухам и могу! свободно перемещаться относительно внутренних труб при температурных удлинениях. Изо.ляторы муфтовых соединений насосно2 компрессорных труб снаружи защищены удлиненными цилиндрическими муфтами, телескопически сопрягающимися с кожухами смежных секций [1].

Недостаток известной конструкции заключается в том, что тонколистовой экранирующий материал намотан на внутре— нюю трубу внахлестку. Это приводит к тепловому замыканию и снижению эффективности изоляции. Из-за плохой герметичности большого количества узлов соединения термоизолированная колонна требует исключения попадания в межтрубное пространство пара и мало надежна при наличии в нем пластовой жидкости, что приводит к необходимости изоляции межтрубного пространства пакером и заполнения его сухим газом. Кроме того, по конструктивным соображениям и условиям сборки данная термоизолированная колонна не может быть изготовлена в заводских условиях, ее сборка на скважине сложна.'

Известна термоизолированная колонна для нагнетания теплоносителя в пласт, содержащая насосно-компрессорные трубы, защитные металлические кожухи, теплоизолирующий материал, заключенный 5 между ними, соединительные муфты, подвижные полумуфты, разъемные цилиндрические кожухи с уложенными внутри чередующимися экранирующими и теплоизолирующими элементами, прикрепленными ¹⁰ к внутренней поверхности разъемных кожухов плоскими пружинами р2].

Эта конструкция также имеет ряд существенных недостатков. При больших температурных напорах между закачи- 15 ваемым теплоносителем и окружающей . средой ( 300-400°С) для создания необходимого термического сопротивления тепловому потоку, толщина геплоизоляционнбго слоя между секциями насосно-компрео- ²⁰ сорных труб и защитными кожухами становится значительной, что приводит к увеличению диаметра скважины, стоимости труб, это не всегда возможно при использовании старых скважин. Изоли- ²⁵ ровать секции насосно—компрессорных^ труб с помощью чередующихся экранирующих и изолирующих элементов, как это сделано при изоляции соединительных муфт, практически невозможно, так как ³⁰ невозможно прикрепить изоляционные . элементы к внутренней стенке защитных кожухов, которые являются неразъемными и длина которых значительна по сравнению с соединительными муфтами (5,5- ³⁵

1О м). Кроме того, из-за прогиба труб технически затруднительно выполнить необходимый воадушный зазор 4-6 мм между насосно-компрессорной трубой и первым от нее экранирующим элементом ⁴⁰ указанным выше способом.

Жесткое соединение защитного кожуха с секцией насосно-компрессорной трубы приводит к необходимости предварительного натяжения труб при нагнетании высо-⁴⁵ котемпературного теплоносителя (300400 С), что повышает требования к прочности труб и узлов соединения.

Целью изобретения является снижение теплопотерь по стволу скважины без уве- ⁵⁰ личения поперечных размеров колонны.

Поставленная цель достигается тем,' что термоизолированная колонна, содержащая узлы соединения, снабжена установленной на одном из концов внутренней ·· трубы скользящей переводной втулкой и изоляционными перемычками, размещенными межщг наружной поверхностью внут ренних труб и экранирующим материалом, образующими замкнутые воздушные ячейки, причем между внутренней трубой и скользящей переводной втулкой размешен сальник.

На чертеже схематически показана термоизолированная колонна для нагнетания теплоносителя в пласт в разрезе.

Термоизолированная колонна состоит из внутренних труб 1, соединенных муфтой 2, и наружных труб 3. На одном из концов внутренних труб 1 установлена скользящая переводная втулка 4 с самоуплотняющимся сальником 5 и пружиной 6. Между внутренними и наружными трубами размещены изоляционные перемычки ' 7, экранирующий? 8, изоляционный 9 материалы. Экранирующий материал с изоляционными перемычками связан с внутренней трубой креплениями 10. Один конец наружной трубы герметично соединяется со скользящей переводной втулкой 4, а другой с внутренней трубой 1 с помощью металлических» колец 11.

Термоизолированную колонну изготавливают следующим образом.

На один конец внутренней секции трубы 1 насаживается скользящая переводная втулка 4 с таким расчетом, чтобы она полностью перекрывала соединительную муфту после соединения с ней двух смежных секций труб 1.

Затем на внутреннюю трубу 1 и скользящую переводную втулку 4 размещают изоляционные перемычки 7, например асбестовую сетку, на которую наворачивается экранирующий материал 8, например алюминиевая фольга, крепящаяся к внутренней трубе и втулке креплениями 10, например проволочными бандажами. Толщина изоляционных перемычек должна быть такой, чтобы после крепления в рабочем состоянии расстояние между экранирующим материалом и внутренней трубой равнялось 4-6 мм. В результате такого выполнения экранной изоляции меж цу экраном и изолируемыми поверхностями образуется множество замкнутых воздушных ячеек, полностью подавляющих конвективный перенос тепла в радиальном и осевом направлениях, исключающих тепловое замыкание между ними. Таких экранов может быть установлено вокруг внутренней трубы и скользящей переводной втулки несколько. Они могут устанавливаться также в комбинации с изолирующими слоями, например силикатом кальция.

После размещения изоляции секция' помещается в наружную трубу (кожух)^ один конец которой герметично соединяется со скользящей переводной втулкой 4, а другой с внутренней трубой 1 с помощью металлических колец 11 непрерывной сваркой.

В кольцевое пространство между внутренней трубой и скользящей переводной втулкой устанавливается самоуплотняющийся сальник 5, после чего изготовление секции заканчивается. Термоизолированные секции труб могут быть полностью изготовлены в заводских условиях и спускаются а скважину как обычные насосно-компрессорные трубы.

Соединительные муфты в отличие от прототипа автоматически изолируются при соединении секций в колонну и не требуют никаких дополнительных изоляционных работ на скважине.

Скользящая переводная втулка полностью обеспечивает компенсацию температурных удлинений в колонне, что обеспечивает возможность применения для из- 25 готовления термоизолированной колонны более дешевых труб и деталей. Благодаря надежной герметичности узлов соединения термоизолированная колонна может успешно работать при наличии пластовой жидкости и пара в межтрубном пространстве между обсадной и термоизолирован— ной колоннами, находящимися под высоким давлением.

Наличие замкнутых воздушных ячеек между внутренними трубами и экраном, а в случае установки нескольких экранов и между экранами, образованными с по мощью изоляционных перемычек, по сравнению с известными термоизолированными колоннами значительно снижает потери тепла через термоиэолированные секции насосно—компрессорных поперечные размеры их явными.

Claims (2)

1. Известна термоизолированна  колонна дл  нагнетани  теплоносител  в пласт, содержаща  насосно-компрессорные трубы , защитные металлические кожухи, тегь лоизолируюшнй материал, заключенный между ними, соединительные муфты, подвижные полумуфты, разъемные цилин цзнческие кожухи с уложенными внутри чередующимис  экранирующими и теплоизолирукоцими элементами, прикрепленными к внутренней поверхности разъемных кожухов Ш1ОСКНМИ пружинами 2. Эта конструкци  также имеет- р д существенных недостатков. При больших температурных напорах между закачиваемым теплоносителем и окружающей . средой { ЗОО-40О°С) дл  создани  необ ходимого термического сопротивлени  те ловому потоку, толщина теплоизол ционнб го сло  между секци ми насосно-компрео сфных труб и защитными кожухами становитс  значительной, что приводит к увеличению диаметра скважины, стоимости труб, это не всегда возможно при использовании старых скважин. Изолировать секции насосно-компрессорных труб с помощью чередующихс  экранирующих и изолирующих элементов, как это сделано при изол5щии соединительных муфт, практически невозможно, так как невозможно прикрепить изол ционные . элементы к внутренней стенке защитных кожухов, которые  вл ютс  неразъемным и длина которых значительна по сравнению с соединительными муфтами (5,5Ю м), Кроме того, из-за тфогиба труб технически затруднительно выполнить необходимый воздушный зазор 4-6 мм меж ду насосно-компрессорной трубой и первым от нее экранирующим элементом указанным вьпие способом. Жесткое соединение защитного кожуха с секцией насосно-компрессорной трубы приводит к необходимости предварительного нат жени  труб при нагнетании выс котемпературного теплоносител  (ЗОО40О С), что повышает требовани  к прочности труб и узлов соединени . Целью изобретени   вл етс  снижение теплопотерь по стволу скважины без увеличени  поперечных размеров колонны. Поставленна  цель достигаетс  тем, что термоизолированна  колонна, содержа ща  узлы соединени , снабжена установленной на одном из концов внутренней - трубы скольз щей переводной втулкой и изол ционными перемычками, размещен ,ными между наружной поверхностью внут ренних труб и экранирующим материалом, образующими замкнутые воздушные  чейки , причем между внутренней трубой и скольз щей переводной втулкой размещен сольник. На чертеже схематически показана термоизолированне  колонна дл  нагнетани  теплоносител  в пласт в разрезе. Термоизолированна  колонна состоит из внутренних Труб t, соединенных муфтой 2, и наружных труб 3. На одном из кондов внутренних труб I установлена скольз ща  переводна  втулка 4 с самоуплотн ющимс  сальником 5 и пружиной 6. Между внутренними и наружными трубами размещены изол ционные перемычки 7, экранирующий. 8, изол щионный 9 материалы. Экранирующий материал с изол ционными перемычками св зан с внутренней 1рубой креплени ми 10. Один конец наружной трубы герметично соедин етс  со сКольз5Ш1ей переводной втулкой 4, а /фугой с внутренней трубой 1 с помощью металлических колец 11. Термоизолированную колонну изготавливают следующим образом. На один конец внутренней секции трубы I насаживаетс  скольз ща  переводна  втулка 4 с таким расчетом, чтобы она полностью перекрывала соединительную муфту после соединени  с ней двух смежных секций труб 1. Затем на внутреннюю трубу 1 и скольз щую переводную втулку 4 размещают изол ционные перемычки 7, например асбестсжую сетку, на которую наворачиваетс  экранирующий материал 8, например алюминиева  фольга, креп ща с  к внутренней трубе и втулке креплени ми Ю, например проволочными бандажами. Толщина изол ционных перемычек должна быть такой, чтобы после креплени  в рабочем состо нии рассто ние между экранирующим материалом и внутренней трубой равн лось 4-6 мм. В результате такого выполнени  экранной изол ции меж, ду экраном н изолируемыми поверхност ми образуетс  множество замкнутых воздушных  чеек, полностью подавл ющих конвективный перенос тепла в радиальном и осевом направлени х, исключающих тепловое замыкание между ними. Таких эк- анбв может быть установлено вокруг внутренней трубы и скольз щей перрводной втулки несколько. Они могут устанавливатьс  также в комбинации с изолирующими сло ми, например силикатом кальди . 5 После размещени  изол ции секци  помещаетс  в наружную трубу (кожух), один конец которой герметично соедин етс  со скольз щей переводной втулкой 4, а другой с внутренней трубой 1с помощью металлических колец 11 непрерывной сваркой. В кольцевое пространство между внутренней трубой и скольз$ш1ей перевод ной втулкой устанавливаетс  самоуплотН511СШИЙСЯ сальник 5, после чего изготовление секции заканчиваетс . Термоизолирсюанные секции труб могут быть полностью изготовлены в заводских услови х и спускаютс  а скважину как обычные насосио-компрессорные трубы. Соеднните/иьные муфты в отличие от прототипа автоматически изолируютс  при соединении секций в колонну и не требуют никаких дополнительных изол ционных работ на скважине. Скодьз ща  переводна  втулка полностью обеспечивает компенсацию темпе ратурных удлинений в колонне, что обес печивает возможность применени  дл  из готовлени  термоизолированной колонны более дешевых труб и деталей. Благодар иадежной герметичности узлов соединени термоизолированна  колонна может успешно работать при наличии пластовой жидкости и пара в межтрубном простран стве между обсадной и термоизолирован ной колоннами, наход щимис  под высоким давлением. Наличие замкнутых воздушных  чеек между внутренними трубами и экраном, в случае установки нескольких экранов и между экранами, образованными с по32 мощью изол ционных перемычек, по сравнению с известными термоизолированными колоннами значительно снижает потери тепла через термоизолированные секции васосно-компрессс ных труб, причем поперечные размеры их остаютс  посто5ШНЫМИ . Формула изобретени  1.Термоизолированна  колонна дл  нагнетани  теплоносител  в пласт, содержаща  внутренние трубы с узлом соединени  и наружные трубы, между которыми размещен экранирующий и теплоизолирующий материал, о т л и ч а ю щ а  с   тем, что, с целью снижени  теплопотерь без увеличени  поперечных разме ров колонны, она снабжена установленной на одном из концов внутренней трубы, скольз щей переводной втулкой и изол ционными перемычками, размещенными между наружной поверхностью внутренних труб и экранирующим материалом образующими замкнутые воздушные  чейки. 2.Термоизолированна  колонна по п. 1, отличающа с  тем, что она имеет сальник, размещенный между внутренней трубой и скольз щей переводной втулкой. Источники информации, щэин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 338053О, кл. 166-40, опублик. 1968.
2. 2.Авторское гвидетечьство СССР по за вке № 2370902/03, кп. Б 21 В 17/ОО, 1976 (прототип).