ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОННА Российский патент 1999 года по МПК E21B17/00 E21B36/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве теплоизолированных колонн для нагнетания теплоносителя в пласт.

Известна теплоизолированная колонна, состоящая из секций насосно-компрессорных труб, соединительных муфт и изоляторов из тонколистового экранирующего материала, намотанного внахлестку на внутреннюю трубу и окруженного снаружи защитным кожухом. Изоляторы с защитными кожухами крепятся к колонне насосно-компрессорных труб с помощью разрезных колец и крепежных приспособлений и перекрываются кольцами, приваренными к кожухам, и могут свободно перемещаться относительно внутренних труб при температурных удлинениях (1).

Недостатком известной конструкции является то, что тонколистовой экранирующий материал намотан на внутреннюю трубу внахлестку. Это приводит к тепловому замыканию и снижению эффективности изоляции. Из-за плохой герметичности большого количества узлов соединения теплоизолированная 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.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является теплоизолированная колонна для нагнетания теплоносителя в пласт, содержащая внутренние трубы с муфтой и скользящими переводными втулками и изоляционными перемычками и наружные трубы, между которыми размещен экранирующий и теплоизолирующий материал. Колонна снабжена установленной на одном из концов внутренней трубы скользящей переводной втулкой и изоляционными перемычками, размещенными между наружной поверхностью внутренних труб и экранирующим материалом, образующим замкнутые воздушные ячейки (2).

Недостатком известной теплоизолированной колонны являются высокие теплопотери при закачке теплоносителя в пласт, связанные с тем, что в межтрубном пространстве колонны теплопроводящим материалом является воздух, обладающий относительно большой теплопроводимостью. Кроме того, конструкция колонны не исключает проникновения теплоносителя в межтрубное пространство колонны при ее эксплуатации и ухудшения теплоизолирующих свойств.

В предложенном изобретении решается задача снижения тепловых потерь и повышения надежности колонны.

Задача решается тем, что в теплоизолированной колонне, включающей внутреннюю трубу с расположенной на ней многослойной экранной изоляцией, наружную трубу и муфту, согласно изобретению 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 седлом и клапаном, равноудаленным от концов трубы и после герметизации седла обваренным вакуумно-плотным швом, 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 10⁴ - 10^-3 мм рт.ст., при этом муфта навернута на наружные трубы, а уплотнительная втулка снабжена канавкой и поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе.

Существенными признаками изобретения являются;
1. внутренняя труба;
2. наружная труба;
3. расположенная на внутренней трубе многослойная экранная изоляция;
4. муфта;
5. внутренняя труба выполнена цельной с высаженными профилированными концами;
6. наружная труба перед монтажом сжата вдоль оси на 9-12 мм;
7. наружная труба имеет на концах конусно-упорную резьбу;
8. наружная труба снабжена седлом и клапаном, равноудаленным от концов трубы и после герметизации седла обваренным вакуумно-плотным швом;
9. внутренняя и наружная трубы выполнены из одного материала;
10. внутренняя и наружная трубы по торцам обварены вакуумно-плотными швами;
11. на многослойной экранной изоляции размещены центрирующие кольца;
12. между слоями многослойной экранной изоляции размещен газопоглотитель;
13. в межтрубном пространстве создан вакуум 10^-4 - 10^-3 мм рт.ст.;
14. муфта навернута на наружные трубы;
15. уплотнительная втулка снабжена канавкой и поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе.

Признаки 1-4 являются общими с прототипом, признаки 5-15 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения
Задача закачки в продуктивный нефтяной пласт теплоносителя с наименьшими потерями решается с помощью теплоизолированных колонн. Однако существующие теплоизолированные колонны не в полной мере удовлетворяют производственным потребностям по уровню теплопотерь и надежности конструкции. В предложенном устройстве решается задача создания колонны с меньшими теплопотерями и высокой надежности.

На чертеже представлена теплоизолированная колонна, включающая внутреннюю трубу 1, выполненную цельной, с высаженными профилированными концами 2, наружную трубу 3, сжатую 4 на 9-12 мм, с конусно-упорной резьбой 5 по концам 6, снабженную седлом 7 и клапаном 8, равноудаленным от концов 6 трубы и после герметизации обваренным вакуумно-плотным швом 9. Внутренняя 1 и наружная трубы 3 выполнены из одного материала и по торцам обварены вакуумно-плотными швами 10. На внутренней трубе 1 расположена многослойная экранная изоляция, состоящая из слоев стеклянной сетки 11 и алюминиевой фольги 12 и с размещенным между слоями многослойной экранной изоляции газопоглотителем 13. Многослойная экранная изоляция удерживается центрирующими кольцами 14. В межтрубном пространстве 15 создан вакуум 10^-4 - 10^-3 мм рт.ст. Муфта 16 навернута на наружные трубы 1. Уплотнительная втулка 17 снабжена кольцевой канавкой 18 и поджимает профилированные концы 2 внутренней трубы 1 к наружной трубе 3.

Теплоизолированную колонну собирают следующим образом.

На внутреннюю трубу 1 наматывают слой стеклянной сетки 11, затем слой алюминиевой фольги 12, снова слой стеклянной сетки 11, затем снова слой алюминиевой фольги 12. При этом исключается непосредственный контакт между поверхностью внутренней трубы 1 и алюминиевой фольгой 12, служащей экраном. В межтрубном пространстве 15 создают вакуум 10^-4 - 10^-3 мм рт.ст., при этом трубы прогревают до температуры порядка 350^oC, что исключает газоотделение с поверхностей труб в процессе эксплуатации. На основе проведенных вакуумных расчетов определены размеры межтрубного пространства 15, откачного отверстия (седла 7 клапана 8), его местоположение на наружной трубе 3, позволяющее обеспечить приемлемую проводимость на всех режимах течения газа и создать в межтрубном пространстве 15 режим течения газа, близкий к молекулярному, т.е. к наиболее предпочтительному с точки зрения теплопроводимости. Между алюминиевой фольгой 12 и стеклянной сеткой 11 помещают газопоглотитель 13, который содействует получению и сохранению вакуума за счет поглощения газов в кольцевых зазорах между слоями алюминиевой фольги 12. Внутреннюю 1 и наружную трубы 3 сваривают вакуумно-плотными швами 10. Наружную трубу 3 перед сваркой сжимают на величину порядка 9-12 мм. В результате не происходит искривления колонны под воздействием температуры теплоносителя в процессе эксплуатации, что позволяет беспрепятственно производить демонтаж. Конусно-упорная резьба, например НКМ-89, также обеспечивает демонтаж колонны. Внутренние трубы 1 выполнены цельными, что повышает надежность колонны. Профиль внутренней трубы 1 на конце расчитан таким образом, что усилие сжатия для уплотнительной втулки 17 при соединении с другой трубой в колонне не вызывает деформацию уплотнительной втулки 17 в проточную часть; для гарантии исключения такого дефекта в самой уплотнительной втулке предусмотрена кольцевая канавка 18, размеры которой соответствуют тому объему уплотнительной втулки 17, который мог бы выступить в проточную часть внутренней трубы 1.

Теплоизолированная колонна работает следующим образом.

Свинченные трубы 1 и 3 посредством муфты 16 и уплотнительной втулки 17 опускают в нагнетательную скважину и закачивают по колонне пар в нефтяной пласт. Потери температуры пара от устья скважины до забоя не превышают 27^oC.

Пример конкретного выполнения
Выполняют теплоизолированную колонну в соответствии с фиг. со следующими показателями: материал внутренней 1 и наружной труб 3 - 30Г2С, наружная труба 3 имеет на концах конусно-упорную резьбу НКМ -89, перед сваркой наружная труба сжата по оси на 12 мм, многослойная экранная изоляция состоит из стеклянной сетки 11 марки ССФ-4 и алюминиевой фольги 12 марки А-99, в качестве газопоглотителя 13 (геттера) используют газопоглотитель марки ТНТФ-10, в межтрубном пространстве 15 создан вакуум 10^-4 - 10^-3 мм рт.ст.

Наружная труба 3 имеет длину 9000 мм, наружный диаметр 89 мм, толщину стенок 6,5 мм, седло 7 клапана 8 имеет диаметр 30 мм. Внутренняя труба 1 имеет наружный диаметр 50 мм, толщину стенок 6 мм. Кольцевая канавка 18 уплотнительной втулки 17 имеет ширину 5 мм и глубину 8 мм.

Свинченные трубы 1 и 3 посредством муфты 16 и уплотнительной втулки 17 опускают в нагнетательную скважину и закачивают по колонне пар в нефтяной пласт.

Применение теплоизолированной колонны позволит снизить тепловые потери и повысить надежность колонны.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент США N 3380530, кл. 166-40, опублик. 1968 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 740932, кл. E 21 В 36/00, опублик. 1980 г. - прототип.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве теплоизолированных колонн для нагнетания теплоносителя в пласт. Теплоизолированная колонна включает 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 седлом и клапаном, равноудаленным от концов трубы и после геометизации седла обваренным вакуумно-плотным швом. 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. Муфта навернута на наружные трубы. Уплотнительная втулка снабжена канавкой и поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе. Изобретение позволит снизить тепловые потери при закачке теплоносителя в пласт и повысить надежность работы теплоизолированной колонны. 1 ил.

Теплоизолированная колонна, включающая внутреннюю трубу с расположенной на ней многослойной экранной изоляцией, наружную трубу и муфту, отличающаяся тем, что 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 седлом и клапаном, равноудаленным от концов трубы и после герметизации седла обваренным вакуумно-плотным швом, 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 наружные трубы, а уплотнительная втулка снабжена канавкой и поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе.