Термоизолированная колонна Советский патент 1981 года по МПК E21B17/00 E21B43/00 F16L59/00 

(54) ТЕРМОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОННА

1

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче нефти из скважин в районах с вечномерзлыми грунтами и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства при изоляции трубопроводов для транспортировки теплоносителей.

Известна термоизолированная колонна, содержащая внутренние трубы с узлом соединения и наружные трубы, между которыми размещен экранирующий и теплоизолирующий материал, в которой, с целью снижения теплопотерь без увеличения поперечных размеров колонны один из концов наружной трубы жестко соединен с внутренней трубой, а другой соединен со скользящей переводной втулкой, установленной на внутренней трубе, причем между внутренней трубой и скользящей переводной втулкой размещен сальник 1.

Недостаток известной конструкции заключается в том, что существующие сальниковые устройства недостаточно .надежно герметизируют пространство между внутренними и наружными трубами при их осевых и радиальных перемещениях относительно

друг друга, возникающих за счет теплового расщирения, что может привести к потере термоизолирующих свойств колонной.

Кроме того, несущей является внутренняя колонна труб с малым диаметром, и нагрузки на резьбовые соединения могут превыщать допустимые страгивающие значения, что вызывает ее разрущение, особенно при нагреве до высокой температуры.

Известна также термоизолцрованная колонна, содержащая концентрично расположенные секции внещних труб с узлом сое10динения и внутренних труб в кольцевом пространстве, между которыми размещен теплоизолирующий и экранирующий материалы гофрированные диафрагмы, соединяющие по концам в секции внещние и внутренние тру5 бы, эластичное кольцо, размещенное между диафрагмами смежных секций труб в узле их соединення, и торцовую уплотнительную втулку из ковкого металла, размещенную между секциями внешних труб 2.

Недостатком указанной конструкции яв20ляется то, что она сложна в изготовлении и сборке, от которых в значительной степени зависит надежность герметизации -межтрубного пространства и, следовательно, термоизолирующая способность колонны.

Это связано с тем, что при сборке готовых секций труб в колонну на устье скважины между секциями внутренних труб должен быть выдержан точный технологический зазор для обеспечения возможности их температурных удлинений.

Однако допуски резьб труб, выпускаемых отечественной промышленностью, не позволяют выдержать эти необходимые технологические зазоры, так как лишнне витки резьбы приводят при сборке колонны к получению слишком маленького зазора, а недостающие виткн - к большому зазору.

Причем торцовая уплотнительная втулка из ковкого металла, размещенная между торцами внешних труб, пластично деформируется (сжимается) при сборке колонны и ее нагреве, а при снижении температуры и уменьшении радиальных и осевых размеров труб теряет свою герметизирующую функцию, так как остается в сжатом состоянии и отходит от торцов труб. Получаемый таким образом зазор обеспечивает нормальную работу колонны только в интервале наперед заданных температур, что сужает область применения термоизолированной колонны.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации межтрубного пространства колонны при упрощении ее изготовления путем герметичного взаимноподвижного соединения внутренних труб с одновременным их самоцентрированием при сборке.

Поставленная цель достигается тем, что один из торцов секции внутренних труб имеет полумуфту, а близлежащий торец другой секции внутренних труб - конусный резьбовой участок, причем уплотнительная втулка из ковкого металла размещена в полумуфте и выполнена с внутренней конусной поверхностью для взаимодействия с резьбовым участком секции внутренних труб. При этом на внутренней поверхности полумуфты могут быть выполнены пазы.

На чертеже показана термоизолированная колонна.

Термоизолированная колонна включает секции внешних труб 1, с узлом соединения (муфтой) 2, секции внутренних труб 3, концентрично расположенные относительно секции наружных труб, теплоизолирующий материал 4 и экранирующий материал 5, расположенные в кольцевом пространстве между секциями внутренних и наружных труб, гофрированную диафрагму б, эластичное кольцо 7, установленное между диафрагмами смежных секций труб в узле их соединения 2, полумуфту 8, жестко связанную с одним торцом секции внутренних труб 3 и уплотнительную втулку 9 из ковкого металла, размещенную в полумуфте 8, причем внутренняя поверхность полумуфты 8 для надежного соединения с уплотнительной втулкой 9 может быть выполнена с пазами 10. Внутренняя поверхность уплотнительной втулки 9 имеет конусный участок 11 для соединения с конусным резьбовым участком 12, расположенным на торце секции внутренних труб.

Изготовление и работа термоизолированной колонны осуществляется следующим образом.

На одном торце внутренней секции трубы 3 нарезают конусную резьбу 11, а с другого торца приваривают полумуфту 8. При этом секцию внутренней трубы берут укороченной с таким расчетом, чтобы ее длина вместе с приваренной полумуфтой 8 была

равна длине секции внешних труб 1.

Затем на наружную поверхность секций внутренних труб 3 наматывают внахлест ленту из экранирующего материала 5, например алюминиевую фольгу и теплоизолирующий

материал 4, например асбест, которые фиксируют хомутами (не показаны). В необходимых случаях изоляцию выполняют многослойной.

После этого секции внутренних труб 3 помещают внутри секций внешних труб 1,

центрируют их соосно и по концам, как это показано на чертеже, приваривают гофрированную диафрагму 6 из стали, например полуторовые тонкие кольца. Причем зазор, образованный между слоями теплоизоляции и внешней трубой при необходимости заполняют сыпучим теплоизоляционным материалом.

В полумуфту 8 впрессовывают конусную уплотнительную втулку 9 из ковкового металла, например из латуни, а на секции внешних труб 1 смежной секции наворачивают муфту 2.

Затем готовые термоизолированные секции труб свинчивают между собой на устье скважины, предварительно положив между диафрагмами 6 смежных секций труб эластичное кольцо 7, и спускают в скважину, как обычно колонну насосно-компрессорных труб. При этом в момент свинчивания между собой термоизолированных секций труб муфтой 2 секций внешних труб 1 секции

внутренних труб 3 самоцентрируются путем установки конусной резьбы 12 во втулке 9 из ковкого металла с ответной конусной поверхностью 11. Кроме того, за счет вращения секций внутренних труб 3 относительно друг друга конусная резьба 12 врезается

(вворачивается) на конусный участок 11 втулки 9, одновременно вдавливая часть металла втулки 9 в пазы 10 полумуфты 8, что обеспечивает надежное взаимоподвнжное герметичное соединение смежных внутренних труб 5. Благрдаря такому соединению тонкие диафрагмы, 6, передающие вращающий момент на внутренние трубы 5,. не испытывают разрушающих нагрузок, что также повышает надежность герметизации меж