Способ теплоизолирования внутрискважинных труб Советский патент 1992 года по МПК E21B36/00 

Изобретение относится к области сооружения теплоизолированных трубопрсшо- дов и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности преимущественно для теплоизолирования внутрискважинных труб в трассовых условиях, когда к теплоизоляции труб представляют требования повышенной механической прочности и химической стойкости.

Известен способ теплоизолирования внутрискважинных труб в условиях трассы, при котором кольцевое пространство между

стенками двух рядов концентрично расположенных труб заполняют сыпучим теплоизоляционным материалом (аэрогелем), обладающим низкой теплопроводностью. Изготовленные таким способом теплоизолированные трубы состоят из наружной насосно-компрессорной трубы с переводниками и внутренней трубы меньшего диаметра. Трубы собирают в колонну с помощью муфт, при этом создают предварительные растягивающие напряжения в теле внутренней трубы. Ввод порошка аэрогеля

VI

о о

в кольцевой зазор между трубами осуществляется под вакуумом. Для защиты теплоизоляционного слоя от попадания влаги через резьбовые соединения труб наносят герметик компаунд.

Недостатком такого способа теплоизолирования труб является необходимость применения второго ряда труб, что увеличивает металлоемкость и удорожает конструкцию теплоизолированных труб. Кроме того, для гидроизоляции теплоизоляционного слоя необходимо применение герметиков, что усложняет процесс теплоизолирования труб, предназначенных для спуска в скважину. При этом под воздействием ударов при транспортировании и спуске труб происходит нарушение герметичности гидрозащитного покрытия, что снижает надежность защиты теплоизоляционного слоя от влаги, ухудшая тем самым теплозащитные свойства теплоизоляции.

Наиболее близким по технической сущности и положительному эффекту к предлагаемому является способ теплоизолирования внутрискважинных труб, при котором в качестве материала теплоизоляции применен мягкий пенополиуретан с закрытыми ячейками, а наружной оболочкой служит гибкая лента из синтетического материала. Лента наматывается поверх теплоизолирующего слоя по спирали с перекрытием витков.

Недостатком этого способа является низкий температурный диапазон применения вследствие разности коэффициентов линейного расширения металлической трубы и пенополиуретана, что при нагреве приводит к образованию сквозных щелей, повышающих теплопотери.

При нагреве внутреннего слоя образует- ся большой градиент температур по толщине материала, что приводит к возникновению напряжения в пенополиуретане и его быстрому разрушению.

Кроме того, при транспортировке и спу- ске труб в скважину под воздействием ударов происходит резкое повышение давления в отдельных закрытых ячейках, что приводит к их разрушению и образованию сквозных трещин, являющихся теплопровода щими мостиками.

Цель изобретения - расширение диапазона температурного использования и по- вышение надежности работы при сохранении теплозащитных свойств изоля- ции во времени.

Поставленная цель достигается тем, что на наружную поверхность трубы наносится материал из воздушно-базальтоволокни- стой композиции, в качестве защитного слоя используют гибкую ленту из термоусадочного материала, а уплотнение осуществляют путем ее нагрева в течение 1-5 мин при 120-150°С.

При этом стыки смежных заизолирован- ных труб после их свинчивания покрывают последовательно слоями теплоизоляции и полимерной термоусадочной лентой с последующей термообработкой слоев в местах стыка труб в процессе спуска их в скважину. Слои ленты наносят спирально с перекрытием.

Предлагаемый способ заключается в выполнении последовательно следующих операций.

На наружную поверхность труб наносят слой воздушно-базальтоволокнистого теплоизоляционного материала толщиной 10- 15 мм. Затем поверх теплоизоляционного слоя наносят двухслойную напрягаемую термоусадочную ленту ДТЛ-85 (ТУ 51.03- 87).

Трубу с нанесенным на нее теплоизоляционным и защитным слоями помещают в термостат, в который подают сухой воздух, нагретый до 120-150°С, После выдержки в термостате 1-5 мин трубу извлекают из термостата и направляют на остывание. После этого труба готова к спуску в скважину.

При нанесении теплоизоляции на трубу на нижнем и верхнем ее концах оставляют незаизолированные участки длиной 100- 150 мм под элеватор и ключ (для спуско- подъемных операций).

Во время спуска труб в скважину, после свинчивания очередной трубы, оставшиеся незаизолированные участки покрывают последовательно слоем теплоизоляции и слоем термоусадочной ленты и затем выполняют местную термообработу этого участка.

На нижнем и верхнем концах заизолиро- ванной составной трубы (у устья скважины и у забоя) для предотвращения контактирования двухслойной термоусадочной ленты со стенками трубы устанавливают герметизаторы из жесткого теплоизолирующего материала.

В табл. 1 приведены примеры выполнения предлагаемого способа при различных временных и температурных режимах (предельных, запредельных и межпредельных значениях).

В табл. 2 приведены показатели термической усадки и теплопроводности заизоли- рованных труб в зависимости от режима их термообработки.

Из табл. 2 видно, что оптимальными условиями выполнения способа теплоизолирования внутрискважинных труб являются условия по примерам 1, 2, 3, 6, и 7, т.е. нагрев заизолированной трубы в интервале

температур 120-150°С в течение 1-5 мин обеспечивает создание воздушно-базальто- волокнистой композиции оптимальной плотности 60-80 кг, при которой теплопроводность составляет 0,04 Вт/(м-К).

При температуре нагрева ниже 120°С прилегание пленки к изоляции не плотное в результате недостаточной термической усадки, вследствие чего влага будет проникать в теплоизоляционный слой, повышая его теплопроводность.

При температуре нагрева выше 150°С в результате чрезмерного уплотнения воз- душно-базальтоволокнистого слоя влага проникать в теплоизоляционный слой не будет, однако плотность слоя превысит оптимальную, что приводит к повышению теплопроводности и увеличенному расходу материала.

То же самое можно сказать о временном интервале. При нагреве заизолирован- ной трубы менее 1 мин усадка оболочки трубы незначительна и не,обеспечивает герметичной защиты теплоизоляции с по- мощью термоусадочной пленки. А при нагреве более 5 мин произойдет не только прочное соединение пленки с теплоизоляцией, но и ухудшение теплоизоляционных характеристик.

Такой способ теплоизолирования трубы позволяет расширить диапазон температурного использования и повысить надежность работы, так как внешние нагрузки будут перераспределяться по всему объёму воздушно-базальтоволокнистой композиции и местные нагрузки на теплоизоляционный слой уменьшаются.

Предлагаемый способ теплоизолирования труб может быть применен в нагревательных скважинах при закачке в нефтяной пласт горячей воды с температурой на устье 100-150°С (например, на Жирновском нефтяном месторождении Волгоградской обл., месторождении Узень в Казахской ССР), а также при добыче вязкой нефти из глубоких скважин (например, на нефтяных месторождениях Астраханской обл.). Изобретение находится на стадии разработки технического проекта.

Использование изобретения позволит повысить нефтеотдачу пластов, а экономический эффект от применения предлагаемого способа теплоизолирования труб составляет примерно 170 тыс. руб. в год.

Формул а изобретения Способ теплоизолирования внутрисква- жинных труб, -включающий нанесение на металлическую трубу слоя изоляции, образование гидрозащитного слоя уложенной на слой изоляции по спирали с перекрытием витков гибкой ленты и уплотнение слоя изоляции, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона температурного использования и повышения надежности работы за счет перераспределения воспринимаемых внешних нагрузок, в качестве материала изоляции используют воздушно- базальтоволокнистую ком позицию, а для образования гидрозащитного слоя используют ленту из термоусадочного материала, причем уплотнение слоя изоляции осуществляют путем нагрева ленты из термоусадочного материала в течение 1-5 мин при 120-150°С.

Изобретение относится к области сооружения теплоизолированных трубопроводов в нефтяной, газовой и химической промышленности. Цель изобретения - расширение диапазона температурного использования и повышение надежности работы за счет перераспределения воспринимаемых внешних нагрузок. Способ теплоизолирования внутрискважинныхтруб включает нанесение на металлическую трубу изоляции в виде воздушно-базальтоволокнистой композиции, нанесение на нее гидроизоляционного слоя в виде ленты из термоусадочного материала, уложенной по спирали с перекрытием витков и уплотнение слоя гидроизоляции путем нагрева трубы с нанесенными на нее слоями в течение 1-5 мин при 120- 150°С. В процессе нагрева произойдет прочное соединение ленты из термоусадочного материала с теплоизоляционным слоем из воздушно-базальтоволокнистой композиции, сжатие последней и перераспределение усилий сжатия по всему объему воздушно-базальтоволокнистой композиции. 2 табл. fe

Таблица 1

Таблица 2