Способ теплоизолирования внутрискважинных труб

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 36/00!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4342462/03 (22) 30.10.87 (46) 29.02.92. Бюл, 1Ф 8 (71) Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем, материализации АН СССР, Отделение нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии АН УССР и Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) B. И. Божко, О. B. Тутаков, А. А. Качан, Н. И. Лицов, В. Б. Яковлев, А. К. Шевченко и

B. П. Хитов (53) 622.276(088,8) (56) Журнал "Нефтяное хозяйство", В 8, 1983, с. 60 — 61.

Патент ФРГ М3242074, кл. F 16 (59/14, опублик. 1984. (54) СПОСОБ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАНИЯ.

ВНУТРИСКВАЖИННЫХ ТРУБ (57) Изобретение относится к области сооружения теплоизолированных трубопроводов

Изобретение относится к области сооружения теплоизолированных трубопрбводов 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, и ри котором кол ьцевое пространство между

„„. Ж„„1716101 А1 в нефтяной, газовой и химической промышленности. Цель изобретения — расширение диапазона температурного использования и повышение надежности работы за счет перераспределения воспринимаемых внешних нагрузок. Способ теплоизолирования внутрискважинных труб 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. 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

1716101 вышение надежности работы при сохранении теплозащитных свойств изоляции во времени.

Поставленная цель достигается тем, что на наружную поверхность трубы наносится материал из воздушно-базальтоволокнистой композиции, в качестве защитного слоя используют гибкую ленту из термоуса55 в кольцевой зазор между трубами осуществляется под вакуумом. Для защиты теплоизоляционного слоя от попадания влаги через резьбовые соединения труб наносят герметик компаунд. 5

Недостатком такого способа теплоизолирования труб является необходимость применения второго ряда труб, что увеличивает металлоемкость и удорожает конструкцию теплоизолированных труб, Кроме того, 10 для гидроизоля ции теплоизоляционного слоя необходимо применение герметиков, что усложняет процесс теплоизолирования труб, предназначенных для спуска в сква-. жину. При этом под воздействием ударов 15 при транспортировании и спуске труб происходит нарушение герметичности гидрозащитного покрытия, что снижает надежность защиты теплоизоляционного слоя от влаги, 20 ухудшая тем самым теплозащитные свойства теплоизоляции, Наиболее близким по технической сущности и положительному эффекту к предлагаемому является способ теплоизолирования 25 внутрискважинных труб, при котором в качестве материала теплоизоляции применен мягкий пенополиуретан с закрытыми ячейками, а наружной оболочкой служит гибкая лента из синтетического материала. Лента 30 наматывается поверх теплоизолирующего слоя по спирали с перекрытием витков.

Недостатком этогс способа является низкий температурный диапазон применения вследствие разности коэффициентов 35 линейного расширения металлической трубы и пенополиуретана, что при нагреве приводит к образованию сквозных щелей, повышающих теплопотери.

При нагреве внутреннего слоя образует- 40 ся большой градиент температур по толщине материала, что приводит к возникновению напряжения в пенополиуретане и его быстрому разрушению.

Кроме того, при транспортировке и спу- 45 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 теплопроводящими 50 мостиками.

Цель изобретения —, расширение диапазона температурного использования и подочного материала, а уплотнение осуществляют путем ее нагрева в течение 1 — 5 мин при 120 — 150 С.

При этом стыки смежных заизолированных 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 1015 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 термоетата 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 спускоподъемных операций).

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

На нижнем и верхнем концах заизолированной 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 заизолированных 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

1716101

Таблица 1

45 температур 120 — 150 С в течение 1-5 мин обеспечивает создание воздушно-базальтоволокнистой композиции оптимальнОй плотности 60-80 кг, при которой теплопро- .5 водность составляет 0,04 Вт/(м.К).

При температуре нагрева ниже 120 С, прилегание пленки к изоляции не плотное в резул ьтате недостаточной термической усадки, вследствие чего влага будет прони- 10 кать в теплоизоляционный слой, повышая его теплопроводность.

При температуре нагрева выше 150 С в результате черезмерного уплотнения воздушно-базальтоволокнистого слоя влага 15 проникать в теплоизоляционный слой не будет, однако плотность слоя превысит оптимальную, что приводит к повышению теплопроводности и увеличенному расходу материала. 20

То же самое можно сказать о временном интервале. При нагреве заизолированной трубы менее 1 мин усадка оболочки трубы незначительна и не,обеспечивает герметичной защиты теплоизоляции с по- 25, мощью термоусадочной пленки, А при нагреве более 5 мин произойдет не только прочное соединение пленки с теплоизОляцией, но и ухудшение теплоизоляционных характеристик. 30

Такой способ теплоиэолирования трубы позволяет расширить диапазон температурного использования и повысить надежность работы, так как внешние нагрузки будут перераспределяться по всему объему 35

-воздушно-баэал ьтоволокнистой 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 Уэень в Казахской CCP), а также при добыче вязкой нефти иэ глубоких скважин (например, на нефтяных месторож- . дениях 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.

Формула изобретения

Способ теплоизолирования внутрискважинных 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, отл ича ю щи йся тем, что, с целью расширения диапазона температурного использования и повышения надежности работы за счет перераспределения воспринимаемых внешних нагрузок, в качестве материала изоляции используют воздушнобазальтоволокнистую композицию,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.

1716101

Таблица 2

20

Составитель В.Божко

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор З.Ходакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 593 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5