Лифтовая теплоизолированная труба

 

Использование: при обустройстве эксплуатационных скважин в зоне вечной мерзлоты, добыче термальных вод, закачке пара в залежи с высоковязкой нефтью и т.д. Сущность изобретения: лифтовая теплоизолированная труба содержит несущую трубу и концентрично установленный теплоизолированный кожух, между которыми жестко закреплены четвертьторовые диафрагмы, а зазор между кожухами по торцам последних составляет 2 - 5 мм. 1 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, нефтегазодобыче, в частности к скважинному оборудованию нефтегазовых месторождений, и может быть использовано при обустройстве эксплуатационных скважин в зоне вечной мерзлоты, добыче термальных вод, закачке пара в залежи с высоковязкой нефтью и т.д.

Известна конструкция теплоизолированных труб, состоящих из двух концентрично расположенных несущей трубы и кожуха, герметично стыкующихся жесткотрубным соединением, межтрубное пространство которых заполнено многослойной изоляцией от теплопередачи между рабочей и окружающей средой [1] Недостатками известной конструкции теплоизолированной трубы являются относительно жесткое соединение несущей трубы с кожухом и большая передача тепла от рабочей к окружающей среде.

Известная конструкция теплоизолированных труб, выбранная в качестве прототипа, содержит несущую трубу и концентрично расположенный теплоизолированный кожух, между которыми жестко закреплены торцовые диафрагмы, [2] Торцовая диафрагма в рабочих условиях обеспечивает теплоотвод, компенсирует линейные перемещения и поэтому должна иметь необходимую механическую прочность и минимальную теплопроводность.

Недостатком известной конструкции теплоизолированных труб является сравнительно большая жесткость полуторовых диафрагм, берущих на себя нагрузки линейных перемещений за счет расширения нагретого металла кожуха. В трубах длиной 10 м относительное удлинение достигает до 5 мл, что требует специальных уплотнительных колец между кожухами при свинчивании теплоизолированных труб между собой.

Цель изобретения достигается тем, что в известной лифтовой теплоизолированноой трубе, содержащей несущую трубу и концентрично расположенный теплоизолированный кожух, между которыми жестко закреплены торцовые диафрагмы, причем последние выполнены четвертьторовыми с зазором между кожухами при свинчивании труб σ = 2÷ 5 мм.

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что предлагаемые теплоизолированные трубы, отличаются тем, что первоначальный зазор между кожухами при стыковке по мере их нагревания выбирается так, чтобы обеспечить частичное снятие напряжений и усилий на торцовых диафрагмах, выполненных в другой конструкции. При этом в работающей скважине закрывается свободная полость в месте свинчивания и этим предупреждается эрозионный износ диафрагм от воздействия механических примесей в потоке продукции.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение теплоизолированных труб в месте их соединения друг с другом.

Теплоизолированные трубы содержат концентрично расположенные несущую трубу 1 и герметичный кожух 2 с теплоизолируемым материалом 3 в кольцевом зазоре между ними, которые соединяются между собой четвертьторовыми торцовыми диафрагмами 4. Длина кожуха подбирается таким образом, чтобы при свинчивании (стыковке) между собой оставался первоначальный зазор σ = 2-5 мм (величина, меньшая относительного удлинения кожуха, образующегося за счет перепада температур продукта и окружающей среды). Зазор меньше 2 мм технически трудно выполним, а больше 5 мм увеличивает нагрузку на диафрагму, что может привести к ее разрушению.

Лифтовая теплоизоляционная труба функционирует следующим образом.

В ходе эксплуатации скважин по лифтовой колонне происходит нагрев кожуха 2 при этом теплоизоляция 3 не позволяет переносить тепло к несущей трубе 1. При нагреве кожухов 2 происходит их линейное расширение и первоначальный зазор между кожухами соседних труб уменьшается до тех пор пока не произойдет полное соприкосновение кожухов 2, позволяющее снять частичное напряжение на торцевых четвертьторовых диафрагмах 4.

В тоже самое время закрывшийся зазор между кожухами 2 предупреждает эрозионный износ диафрагм от воздействия технических примесей в потоке продукции.

Технико-экономическая эффективность определяется увеличением срока эксплуатации теплоизолированной трубы не менее, чем в 2 раза за счет следующих отличительных особенностей патентуемой конструкции торцовых соединений этих труб: минимальных стыковых зазоров между кожухами труб их соединения в колонну; увеличения деформирующей (без разрушения) способности четверть торовых диафрагм (по сравнению с полуторовыми конструкциями прототипа [2] что является важным свойством при малых зазорах между несущей трубой и кожухом (до 17 мм и менее).

Формула изобретения

Лифтовая теплоизолированная труба, содержащая несущую трубу и концентрично расположенные теплоизолированные кожухи, между которыми жестко закреплены торцевые диафрагмы, отличающаяся тем, что диафрагмы выполнены четвертьторовыми, а расчетный зазор между кожухами на стыках составляет 2-5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1