Термоизолированная колонна Советский патент 1982 года по МПК E21B17/00 F16L59/00 

(54) ТЕРМОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОННА

1

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

Известна термоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал, жесткие переводники, соединяющие внутренние трубы с наружными и узлы соединения, включающие в себя муфту с трапецеидальной резьбой. Герметизация соединения осуществляется с помощью стального кольца, размещенного между торцевыми поверхностями переводников 1.

Недостатком этой конструкции является то, что соединительиая муфта наружных труб не теплоизолирована от внутренней трубы и сильно нагревается, что значительно уменьшает прочность и надежность соединения секций колонны. Кроме того, за счет высоких страгивающих нагрузок от веса колонны и температурных напряжений происходит удлинение в резьбовом соединении соединительной муфты с наружной и возникает возможность разгерметизации резьбового соединения и стального уплотнительного кольца, что приводит к выходу колонны из строя. Таким образ м. в известном решении при расслабления резьбового соединения наружных труб и му4 ;

за счет возникновения остаточны.х дефор--; ций, вызываемых весом колонны н переме ;ными тепловыми напряжениями, происм;

10 дит уменьщение контактного усилия прижатия уплотнительных элементов (стального кольца между трубами), что снижает надежность герметизации узла соедннонич труб.

Наиболее близким техническим решением

5 к изобретению является термоизолирован. ная колонна, включающая коаксиально рас положенные трубы, между которыми размешен теплоизолирующий материал, узлы соединения внутренних труб и узлы соединс

20 НИН наружных труб, включающие связанные резьбой охватываемую охватывающую части, расположенный между ними уплотни тельный элемент и размещенную над ним нажимную гайку, связанную резьбой с охватываюц1ей частью соединения 2. Недостаток этой конструкции заключается в том, что при растяжении резьбового соединения от нагрузок, вызываемых весом колонны и переменными тепловыми напряжениями происходит уменьшение контактного усилия прижатия уплотнительных элементов, что снижает герметизацию узлов соединения. Целью изобретения является повышение надежности герметизации соединения за счет дополнительного поджатия уплотнительного элемента усилием, возникающим при растяжении резьбового соединения. Указанная цель достигается тем, что охватываемые трубы в узле соединения наружных труб имеют расположенный под уплотнительным элементом наружный бурт, причем резьбовой участок узла соединения наружных труб расположен на последнем. На чертеже изображена термоизолированная колонна, разрез. Термоизолированная колонна состоит из секций коаксиально расположенных внутренних труб 1 с соединительной муфтой 2 и наружных труб 3, между которыми размещен теплоизолируюилий материал 4 и направляюш,ие люнеты 5. Теплоизолирующий материал выполнен из чередующихся базальтового холста и алюминиевой фольги. Направляющие люнеты выполнены в виде колец и жестко прикреплены к одной из труб в каждой секции колонны. Узел соединения наружных труб выполнен следующим образом. Охватываемая часть трубы 3 выполнена с наружным буртом 6 с резьбой 7. Охватывающая часть наружных труб выполнена в виде замка 8 жестко соединенного резьбой с буртом 6 и нажимной гайкой 9, образующими между собой кольцевую камеру, в которой над буртом 6 размещены уплотнитель,ный 10, пружинящий 11 и опорный 12 элементы, например, кольца. Уплотнительные элементы могут быть изготовлены, например из термостойкой резины. Изготовление и работа термоизолированной колонны заключается в следующем. Сборку секций термоизолированной колонны производят в заводских условиях. К концам внутренней трубы 1 секции приваривают направляющие люнеты и на один ее конец навинчивают соединительную муфту 2. На внутреннюю трубу 1 между направляющими люнетами 5 наматывают чередующиеся слои теплоизолирующего материала 4 фольги и базальтового холста. Последний наружный слой закрепляют проволочными бандажами. Затем на наружную трубу 3 последовательно надевают зажимную гайку 9, нажимное 12, пружинящее 11 и уплотнительное 10 кольца и приваривают концевой бурт 6. Подготовленную таким образом наружную трубу 3 надевают на внутреннюю трубу 1 с теплоизоляцией. Для транспортировки секций на концы ее навинчивают предохранительные колпачки. Полученные термоизолирующие секции собирают в колонну и опускают в скважину как обычно насосно-компрессорные трубы. При этом сначала соединяют внутренние трубы секций и на стыке двух секций между направляющими люнетами укладывают теплоизолирующий материал 3. Затем предварительно опустив наружную трубу 3 свинчивают ее с замком 7 верхней части колонны. Затем вводят в замок и укладывают на бурт 6 уплотнительное 10, пружинящее 11 и опорное 12 кольца и прижимают их нажимной гайкой 9, герметизируя соединитель1 ый стык секции колонны. При постоянном или периодическом нагнетании теплоносителя в нефтяной пласт через термоизолированную колонну линейные размеры труб увеличиваются или уменьшаются, а вместе с ними изменяются и линейные размеры силовых соединительных резьб (соединение бурта 6 с замком 7). При этом возникают значительные удлинения в резьбовых соединениях от,действия собственного веса термоизолированной колонны, которые увеличиваются при повышении температуры. Уплотнительное кольцо, размещенное в кольцевой камере, образованной охватываемой частью наружных труб между буртом 6 и нажимной гайкой 9, воспринимая на себя усилие, возникающее при растяжении резьбового соединения от веса колоннь труб и тепловых напряжений дополнительно сжимается, предотвращая разгерметизацию резьбового соединения, т. е. при растяжении резьбового соединения, удельное давление, на уплотнительный элемент, необходимое для надежной герметизации резьбового соединения, не уменьшается, а наоборот увеличивается. Для поддержания необходимого усилия прижатия в уплотнительном элементе при значительных удлинениях в силовой части резьбы колонны, установлены опорное и пружиняшее кольца. Надежная герметизация стыков соединительных секций позволяет сохранить герметичность межтрубного теплоизолирующего пространства и высокие теплоизолирующие свойства колонны. Технико-экономическая. эффективность предложенного решения заключается в снижении материальных затрат на оборудование скважин за счет увеличения срока службы термоизолированной колонны и возможности ее работы при повышенных температурах теплоносителя. Надежная герметизация соединительного узла предотвращает прорыв горячего пара по соединительным