ТЕРМОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОННА Российский патент 2004 года по МПК F16L59/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к добыче нефти и газа с применением нагнетания теплоносителя в пласт, и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства для теплоизоляции трубопроводов.

Известная термоизолированная колонна, состоящая из секций коаксиально расположенных внутренних труб с соединительной муфтой и наружных труб, между которыми размещен теплоизолирующий материал и направляющие люнеты.

Направляющие люнеты жестко прикреплены к одной из труб в каждой секции.

Охватываемая часть трубы выполнена с наружным буртом с резьбой. В кольцевой камере, образованной внутренней расточкой охватывающей трубы и наружной поверхностью охватываемой трубы, между наружным буртом охватываемой трубы и кольцом с прижимной гайкой, расположен уплотнительный элемент. Стыковка наружных труб производится резьбовым соединением, выполненным на концах труб, охватываемой - наружной резьбой, а охватывающей - внутренней нижней резьбой (см. авт. свидетельство 950896, МКИ³ Е 21 В 17/00, F 16 L 59/00, опубл. 25.08.82).

Недостатком известного изобретения, взятого нами в качестве прототипа, является сложность конструкции и сложность монтажа в промысловых условиях при одновременном уменьшении габарита конструкции термоизолированной колонны.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и улучшение условий монтажа в промысловых условиях при одновременном уменьшении диаметра колонны.

Поставленная задача решается тем, что в термоизолированной колонне, включающей коаксиально расположенные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал и направляющие люнеты, узлы соединения внутренних труб и узлы соединения наружных труб, связанные резьбой охватываемую и охватывающую части и расположенный между ними уплотнительный элемент, при этом уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке, выполненной во внутренней расточке охватывающей части наружной трубы на продолжении охватывающей части над соединительным резьбовым узлом между охватываемой и охватывающей частями наружных труб колонны. При этом охватываемые части наружной трубы имеют расположенный над соединительным резьбовым узлом наружный бурт диаметром, равным диаметру сопрягаемой охватывающей части внутренней расточки наружной трубы.

Поставленная задача также решается тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде кольца круглого сечения в разрезе, например, из термостойкой резины.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения в сравнении с прототипом являются:
- уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке, выполненной во внутренней расточке охватывающей части наружной трубы на продолжении охватывающей части над соединительным резьбовым узлом между охватываемой и охватывающей частями наружных труб колонны;
- при этом охватываемые части наружной трубы имеют расположенный над соединительным резьбовым узлом наружный бурт диаметром, равным диаметру сопрягаемой охватывающей части внутренней расточки наружной трубы;
- уплотнительный элемент выполнен в виде кольца круглого сечения в разрезе, например, из термостойкой резины ИРП-1068, МРТУ 38-5-204-65.

Расположение уплотнительного элемента в кольцевой проточке, выполненной во внутренней расточке охватывающей части наружной трубы на продолжении охватывающей трубы над соединительным узлом между охватываемой и охватывающей частями наружных труб колонны, и выполнение бурта охватываемой трубы над соединительным резьбовым узлом, равным диаметру сопрягаемой охватывающей части внутренней расточки наружной трубы, а также выполнение уплотнительного элемента в виде кольца круглого сечения значительно упрощает конструкцию термоизолированной колонны в целом, а самое главное при этом уменьшается габарит по диаметру колонны по сравнению с прототипом. Также при этом гарантируется герметизация узла соединения наружных большегабаритных труб. Кроме того, такая конструкция не требует специальной оснастки для центровки секции колонны при присоединении ее к опускаемой в скважину колонне, т.к. специальная коническая резьба по ГОСТ 633-63 имеет внутреннюю расточку и направляющую фаску перед этой резьбой, при этом сама коническая резьба (винт) имеет заборную часть.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки нам были неизвестны из патентной и научно-технической информации и соответствуют критерию "Новизна", т.е. существенные отличительные признаки являются "Новыми".

Учитывая то, что вышеприведенные существенные отличительные признаки являются неочевидными для среднего специалиста в этой области значений, то мы считаем, что изобретение соответствует критерию "Изобретательский уровень".

Что же касается "Промышленной применимости", то изобретение соответствует этому критерию. В настоящее время завершается разработка рабочих чертежей. Планируется изготовление и испытание опытного образца в IV квартале 2000 года.

Сущность изобретения поясняется ниже, где на фиг.1-2 представлена термоизолированная колонна в разрезе, состоящая из трех разных секций: верхней (фиг. 1), промежуточной (фиг.1, 2, 4) и нижней фиг.2, на фиг.3 - разрез А-А на фиг. 1, 2; на фиг.4 изображена промежуточная секция термоизолированной колонны.

Термоизолированная колонна состоит из трех разных секций.

Верхняя секция (фиг.1) состоит из внутренней трубы 1 с узлом соединения, например муфтой 2, кожуха-плунжера 3, установленного на внутренней трубе 1 и жестко связанного с ней на верхнем конце, верхнего соединительного кольца 4, приваренного к внутренней трубе 1 и кожуху-плунжеру 4, направляющего люнета 5, жестко связанного с кожухом-плунжером 3 и установленного с возможностью скольжения относительно внутренней трубы 1. Направляющая люнета 5 имеет форму в виде кольца прямоугольного сечения в разрезе.

Теплоизолирующий материал 6 размещен между внутренней трубой 1, кожухом-плунжером 3 и наружной трубой 7. Теплоизолирующий материал выполнен из чередующихся базальтового холста и алюминиевой фольги.

Узел соединения наружных труб выполнен следующим образом.

Узел соединения наружных труб состоит из охватываемой 8 и охватывающей 9 частей, связанные резьбой 10 (по ГОСТ 633-63), при этом уплотнительный элемент 11 расположен в кольцевой проточке 12, выполненной во внутренней расточке 13 охватывающей части 9 наружной трубы 14 на продолжении охватывающей части 9 над соединительным резьбовым узлом 10 между охватываемой 8 и охватывающей 9 частями наружных труб (7, 14) колонны, причем охватываемые части наружной трубы имеют расположенный над соединительным резьбовым узлом 10 наружный бурт 15 диаметром, равным диаметру сопрягаемой охватывающей части внутренней расточки 13 наружной трубы 14. Охватываемая часть 8 трубы выполнена с соединительной резьбой 10 по ГОСТ 633-63 и наружным буртом 15 над этой резьбой. Охватывающая часть 9 наружных труб выполнена с наружным буртом 16, с внутренней расточкой 13, внутри которой выполнена проточка 12 под уплотнительный элемент 11. Внутренняя расточка 13 расположена над соединительной резьбой 10. Уплотнительный элемент 11 выполнен в виде кольца круглого сечения в разрезе из термостойкой резины, например, ИРП-1068 МРТУ 38-5-204-65.

Наружная труба 7 наверху имеет внутренний бурт 17 с проточкой для размещения в ней сальника 18. Верхний свободный конец внутренней трубы 1 с кожухом-плунжером 3 установлен телескопически относительно наружной трубы 7, жестко связанной с корпусом-колпачком 19. Между внутренней расточкой корпуса-колпачка 19 и кожуха-плунжера 3 размещен уплотнительный узел 20, который прижат фланцем 21. Наружная труба 7 верхним концом жестко связана с корпусом-колпачком 19 посредством фланца-стакана 22 и установлена неподвижно на обсадной трубе 23. Во фланце-стакане 22 предусмотрено дренажное отверстие 24.

Контроль температуры нагнетаемого агента внутри трубы осуществляется при помощи термопары с кабелем, пропущенным через отверстие 25 в лубрикаторном устройстве. Термопара с кабелем на чертеже не показана. Отверстие 25 заглушено при помощи заглушки 26 и прокладки 27, фиг.1.

Промежуточная секция (фиг.1, 2, 3, 4) термоизолированной колонны состоит из внутренней трубы 28 с узлом соединения, например муфтой 2, наружной трубы 14 с охватываемой 8 и охватывающей 9 частями соединительного узла и уплотнительным элементом 11.

Направляющая люнета 29 имеет форму равностороннего треугольника с тремя точками опирания, на вершинах которого выполнены радиальные каналы с размещением в последних скользящих плунжеров 30 с шариками 31, последние подпружинены эластичными элементами 32.

В полости, образованном между внутренними 28 и наружными 14 трубами и направляющими люнетами 29, размещен теплоизолирующий материал 6.

Нижняя секция, фиг.2, состоит из внутренней трубы 33 с узлом соединения, например муфтой 2, наружной трубы 34 с охватывающей частью 9 соединительного узла, нижнего соединительного кольца 35, приведенного к внутренней 33 и наружной 34 трубам, направляющего люнета 29, жестко приваренного на внутренней 33 трубе и скользяще установленного с наружной трубой 34, и теплоизолирующего материала 6, заполненного в полости между внутренней 33 и наружной 34 трубами.

Изготовление отдельных секций, сборка колонны на скважине и ее работа осуществляется следующим образом.

Сборка секций термоизолированной колонны производится в заводских условиях.

Верхняя секция (см. фиг.1) снабжена кожухом-плунжером 3, расположенным в межтрубном пространстве и жестко связанным с верхним (по схеме) концом внутренней трубы 1 и свободным с нижним концом. Полость, образованную между кожухом-плунжером 3 и внутренней трубой 1, заполняют теплоизолированным материалом. Затем к нижнему (по схеме) концу кожуха-плунжера 3 жестко прикрепляют скользяще установленный на внутренней трубе 1 направляющий люнет 5. Общая длина кожуха-плунжера 3 определяется в зависимости от длины возможного удлинения внутренних труб колонны относительно наружных труб колонны при закачке пара (теплоносителя) в пласт, т.е. от разности температур внутренней и наружной труб колонны, от длины ее (от глубины скважины), от общего веса колонны и конструкции сальниковых уплотнений верхней секции колонны.

После чего внутреннюю трубу 1 с кожухом-плунжером 3 помещают в наружную трубу 7 с фланцем-стаканом 22 и сальником 18, и охватываемой частью 8. Затем на верхний конец (по схеме) внутренней трубы 1 устанавливают корпус-колпачок 19 с установленным и предварительно прижатым сальниковым узлом 20 и прикрепляют корпус-колпачок 19 к фланцу-стакану 22 наружной трубы 7 верхней секции колонны.

Герметизация межтрубного пространства, где размещается теплоизоляционный материал 6, осуществляется сальниковым узлом 20 и сальником 18. Сальниковый узел 20 размещен между внутренней проточкой корпуса-калпачка 19 и кожухом-плунжером 3 и между внутренней проточкой внутреннего бурта 17 наружной трубы 7 и кожухом-плунжером 3.

Уплотнительный узел 20 регулируется (на устье скважины) при помощи фланца 21, размещенного в полости между фланцем корпуса-колпачка 19 и фланца-стакана 22 наружной трубы 7, шпилек с одним концом, ввернутых к фланцу 21, и другим концом, выдвинутых наружу через крепежные отверстия фланца корпуса-колпачка 19, и гаек, ввернутых снаружи к этим шпилькам. Выноски от шпилек и гаек на чертеже не показаны.

Стыковку верхней секции к опускаемой термоизолированной трубе колонны выполняют так же, как и предыдущие секции колонны.

После стыковки последней (верхней) секции с опускаемыми промежуточной и нижней секциями термоизолированной колонны последнюю (верхнюю) жестко крепят, повесив ее на обсадную трубу 23 на устье скважины фланцем фланца-стакана 22 наружной трубы 7. Затем переходят к сборке промежуточной секции.

К концам внутренней трубы 28 секции жестко прикрепляют направляющие люнеты 29 и на один конец внутренней трубы навинчивают соединительную муфту 2. Затем между направляющими люнетами 29 наматывают чередующиеся слои теплоизоляционного материала 6, фольги и базальтового холста. Последний наружный слой закрепляют проволочными бандажами.

В случае, если концы наружной трубы 14 не утолщены в виде наружных буртов, т. е. трубы с невысаженными наружу концами, то по торцам этой трубы 14 приваривают охватываемые 8 и охватывающие 9 части. После чего подготовленную таким образом внутреннюю трубу 28 с теплоизоляцией и направляющими люнетами с начинкой, поз. 30, 31, 32, помещают внутрь наружной трубы 14 с охватываемой 8 и охватывающей 9 частями и с уплотнительным элементом 11. Затем приступают к сборке нижней секции.

На верхний конец внутренней трубы 33 устанавливают и приваривают направляющий люнет 29 с начинками, поз. 30, 31, 32. После чего на верхний ее конец навинчивают соединительную муфту 2. Далее на нижний конец внутренней трубы 33 устанавливают и приваривают к ней нижнее соединительное кольцо 35. После чего между нижним соединительным кольцом 35 и направляющим люнетом 29 наматывают теплоизоляционный материал 6. Затем внутрь наружной трубы 34 с охватывающей частью 9 помещают внутреннюю изолированную трубу 33 с направляющим люнетом 29 и с соединительной муфтой и приваривают встык прочно плотным швом наружную трубу 34 с охватывающей частью 9 и уплотнительным элементом 11 к соединительному кольцу 35.

Для транспортировки секций колонны на концы их надевают предохранительные колпачки-пробки.

Готовые термоизолированные секции соединяют в колонну и опускают в скважину так же, как и насосно-компрессорные трубы. При этом сначала соединяют внутренние трубы колонны и на стыке двух секций, между направляющими люнетами, укладывают теплоизолирующий материал 6. Затем предварительно опустив наружную трубу 14, соединяют ее так же, как и насосно-компрессорные трубы. При этом герметизация соединительного узла наружных труб осуществляется при помощи уплотнительного элемента, находящегося и кольцевой проточке между охватывающей 9 и охватываемой 8 частями наружной трубы над соединительным кольцом.

Нижнюю секцию и прилегающей к ней промежуточную секцию соединяют на устье скважины так же, как и промежуточные секции между собой.

Заявленное изобретение в сравнении с прототипом позволяет упростить конструкцию и улучшить условия монтажа в промысловых условиях при одновременном уменьшении габарита (по диаметру) конструкции колонны.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и улучшение условий монтажа. В термоизолированной колонне, включающей коаксиально расположенные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал и направляющие люнеты, узлы соединения внутренних труб и узлы соединения наружных труб, включающие связанные с резьбой охватываемую и охватывающую части и расположенный между ними уплотнительный элемент, уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке, выполненной во внутренней расточке охватывающей части над соединительным резьбовым узлом между охватываемой и охватывающей частями наружных труб колонны, причем охватываемые части наружной трубы имеют расположенный над соединительным резьбовым узлом наружный бурт диаметром, равным диаметру сопрягаемой охватывающей части внутренней расточки наружной трубы. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Термоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал и направляющие люнеты, узлы соединения внутренних труб и узлы соединения наружных труб, включающие связанные с резьбой охватываемую и охватывающую части, расположенный между ними уплотнительный элемент, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке, выполненной во внутренней расточке охватывающей части над соединительным резьбовым узлом между охватываемой и охватывающей частями наружных труб колонны, причем охватываемые части наружной трубы имеют расположенный над соединительным резьбовым узлом наружный бурт диаметром, равным диаметру сопрягаемой охватывающей части внутренней расточки наружной трубы.2. Термоизолированная колонна по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде кольца круглого сечения в разрезе, например, из термостойкой резины.