Гибкая грузонесущая труба и скважина с такой трубой Российский патент 2020 года по МПК F16L11/08 F16L9/12 

Изобретение относится к нефтегазовой области и может быть использовано при обустройстве и эксплуатации скважин для добычи углеводородов (нефти, газа, газового конденсата) или воды, их наземной транспортировки, а также для транспортировки химических реактивов, предназначенных для предотвращения гидратообразования/коррозии в трубопроводах.

Уровень техники

Известна гибкая грузонесущая труба, содержащая внутренний и внешний полимерные слои, армирующие элементы, силовые и информационные кабели, размещенные между внешним полимерным слоем и дополнительной (наружной) оболочкой [патент RU 2315223, фиг. 2]. Силовые кабели в составе трубы служат для электропитания промыслового оборудования и датчиков, а информационные кабели - для передачи информации, снимаемой датчиками.

Недостаток аналога - большие габариты, вес, материалоемкость и усложненная технология изготовления вследствие необходимости введения наружной оболочки для защиты кабелей.

Техническим решением, ближайшим к заявляемой трубе (ее прототипом), является гибкая грузонесущая труба, известная из патента RU119430 (фигуры 3 и 6).

В трубе-прототипе встроенные кабели размещены во внешнем полимерном слое. Однако дополнительная наружная оболочка остается необходимой для защиты кабелей от повреждений при спуске-подъеме трубы в скважине.

В качестве прототипа второго изобретения группы выбрана скважина для добычи углеводородного сырья, содержащая обсадную колонну, насосно-компрессорную трубу, подземное оборудование и устьевое оборудование [патент RU 136482].

Из уровня техники (патент RU 119430) известно, что насосно-компрессорная труба (НКТ) такой скважины может быть выполнена стальной - из отрезков стальных труб, свинченных посредством резьбовых соединений, или (в случае использования технологии колтюбинга) в виде единой гибкой стальной трубы, а также в виде гибкой полимерной трубы, конструкция которой раскрыта в патенте RU 119430.

Недостаток скважины со стальной НКТ - сложность обустройства и эксплуатации (в первом случае - из-за необходимости свинчивания отрезков НКТ, а во втором - из-за необходимости использования громоздкого оборудование колтюбинга для гибкой стальной трубы) и сниженная надежность из-за недостаточной стойкости стальных труб к агрессивным средам. Недостаток скважины с гибкой полимерной НКТ, выполненной по патенту RU 119430, - высокая вероятность повреждения кабелей, встроенных поверх армирующих элементов во внешний полимерный слой гибкой трубы.

Сущность изобретения

Технический результат первого изобретения заявляемой группы состоит в снижении вероятности повреждения кабелей, встроенных в гибкую трубу, при ее производстве, транспортировке, спуске и подъеме в скважине, т.е. в повышении надежности и безопасности электропитания и передачи данных по встроенным кабелям.

Указанный результат достигается тем, что в гибкой грузонесущей трубе, содержащей внутренний полимерный слой, армирующие элементы, внешний полимерный слой и встроенные силовые или информационные кабели, встроенные кабели размещены во внутреннем полимерном слое трубы под армирующими элементами. Информационные кабели могут быть электрическими или оптоволоконными.

Достижение указанного технического результата заявленной совокупностью признаков обусловлено следующим.

Расположение кабелей ближе к оси трубы (во внутреннем полимерном слое) целесообразно из-за необходимости ее скручивания на барабане при производстве и транспортировке. Если кабели располагаются дальше от оси трубы (как в прототипе), то они подвергаются большему растяжению и соответственно больше вероятность их разрыва при скручивании на барабан.

Расположение кабелей под армирующими элементами повышает надежность электропитания и передачи данных, так как в этом случае армирующие элементы защищают встроенные кабели от внешних механических и электромагнитных воздействий.

Технический результат второго изобретения группы - упрощение обустройства и эксплуатации скважины и повышение ее эксплуатационной надежности.

Этот результат достигается тем, что в скважине для добычи углеводородного сырья, содержащей обсадную колонну, насосно-компрессорную трубу, подземное оборудование и устьевое оборудование, насосно-компрессорная труба выполнена в виде заявляемой гибкой трубы.

Осуществление изобретения

На фигуре представлено поперечное сечение заявляемой трубы и обозначено:

1 - внутренний полимерный слой;

2 - армированный полимерный слой;

3 - внешний полимерный слой;

4 - встроенные кабели (силовые или информационные).

Трубу изготавливают методом экструзии под давлением. Изготовляемую трубу наматывают на барабан для дальнейшей транспортировки. Расположение кабелей ближе к оси трубы (в полимерном слое 1) позволяет снизить прилагаемое к ним растягивающее усилие при том же радиусе барабана. Это дает возможность сократить затраты при производстве и последующей транспортировке трубы благодаря намотке труб большей длины на барабаны меньшего радиуса, либо благодаря использованию более компактных барабанов.

При эксплуатации трубы в скважине или на поверхности земли встроенные в нее силовые кабели служат для электропитания подземного оборудования и различного рода датчиков, установленных в скважине, а информационные - для передачи информации, снимаемой датчиками, и управления подземным оборудованием.

Во время спуска и подъема гибкой трубы в скважине слой 3 трется о внутреннюю поверхность обсадной колонны скважины. При этом кабели, встроенные в слой 1, меньше подвержены механическим воздействиям, поскольку защищены от них слоем 2 с армирующими элементами.

Наземные участки трубы уязвимы для несанкционированного съема информации с встроенных информационных кабелей. Размещение встроенных информационных кабелей в слое 1 обеспечивает их механическую и электромагнитную защиту армирующими элементами в слое 2.

Таким образом, размещение встроенных кабелей во внутреннем полимерном слое 1 трубы под армирующими элементами позволяет снизить вероятность повреждения кабелей (т.к. они подвергаются меньшему растяжению и меньшим механическим воздействиям), сократить затраты на изготовление и транспортировку трубы (благодаря использованию более компактных барабанов), повысить надежность электропитания и передачи данных по встроенным кабелям.

Выполнение заявляемой скважины с насосно-компрессорной трубой в виде вышеописанной гибкой грузонесущей трубы позволяет упростить обустройство и эксплуатацию скважины и повысить ее эксплуатационную надежность.

Упрощение обустройства и эксплуатации скважины достигается благодаря возможности компоновать заявляемую трубу на барабане и выполнять скважинные спускоподъемные операции без свинчивания множества отрезков НКТ и без громоздкого и дорогого оборудования колтюбинга, необходимого при использовании гибких стальных НКТ.

Повышение эксплуатационной надежности заявляемой скважины по отношению к скважине со стальной НКТ обеспечивается за счет повышенной стойкости полимерной трубы к агрессивным средам и использования встроенных кабелей, а по отношению к скважине с НКТ из полимерной трубы по патенту RU 119430 - за счет вышеописанных конструктивных преимуществ заявляемой гибкой трубы.

Группа изобретений относится к нефтегазовой области и может быть использована при обустройстве и эксплуатации скважин для добычи углеводородов (нефти, газа, газового конденсата) или воды, их наземной транспортировки, а также для транспортировки химических реактивов, предназначенных для предотвращения гидратообразования/коррозии в трубопроводах. Технический результат заключается в снижении вероятности повреждения встроенных кабелей при производстве и транспортировке гибкой трубы, а также в повышении надежности и безопасности электропитания и передачи данных при использовании трубы. Кроме того, заявленное решение обеспечивает упрощение обустройства и эксплуатации скважины и повышение ее эксплуатационной надежности. Гибкая грузонесущая труба содержит внутренний полимерный слой 1, армирующие элементы 2, внешний полимерный слой 3 и встроенные кабели 4. Встроенные кабели 4 размещены в слое 1 под армирующими элементами 2. Встроенные кабели 4 могут быть силовыми или информационными. Информационные кабели могут быть электрическими или оптоволоконными. Скважина для добычи углеводородного сырья содержит обсадную колонну, насосно-компрессорную трубу и устьевое оборудование. При этом насосно-компрессорная труба выполнена в виде заявляемой гибкой трубы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гибкая грузонесущая труба, содержащая внутренний полимерный слой, армирующие элементы, внешний полимерный слой и встроенные силовые или информационные кабели, отличающаяся тем, что встроенные кабели размещены во внутреннем полимерном слое под армирующими элементами.

2. Скважина для добычи углеводородного сырья, содержащая обсадную колонну, насосно-компрессорную трубу, подземное оборудование и устьевое оборудование, отличающаяся тем, что насосно-компрессорная труба выполнена по п. 1