Труба

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Труба образована чередующимися концентрическими слоями сыпучего материала и стеклопластика, пропитанного связующей композицией, состоящей из смолы, кислотного отвердителя и добавки. В качестве добавки композиция содержит равномерно распределенные в ней полые, водонепроницаемые, герметичные элементы, заполненные воздухом под пониженным давлением, а связующая композиция выполнена в следующем соотношении, мас. %: смола фенолформальдегидная 50 - 55, кислотный отвердитель 5 - 8, добавка - остальное. В результате достигается более низкая теплопроводность трубы. 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, в часности, для подъема продукции из скважин и дальнейшего ее транспортирования по трубам к различным объектам.

Известны стальные трубы нефтяного сортамента (насосно- компрессорные, для нефтепромысловых коммуникаций), включающие стенку трубы, резьбовое и муфтовое соединение. Трубы эти изготавливают из стали группы прочности D, K, L и М (Трубы нефтяного сортамента. Справочное руководство под редакцией А.Е. Сарояна, М., 1987 г., стр. 341).

Недостатком стальных труб является высокий коэффициент теплопроводности λ = 74,4 Вт/м•град. Поэтому в результате их применения в скважинах и наземных коммуникациях происходит интенсивное охлаждение транспортируемой продукции. Теплопотери транспортируемой по трубам продукции в окружающую среду приводят к различным авариям и осложнениям: закупорке труб, смолопарафинистым и гидратным отложениям, протаиванию многолетнемерзлых пород вокруг ствола скважин, в результате чего происходит снижение добычи нефти и газа вплоть до полной остановки скважин, их разрушение со смятием или сломом эксплуатационных колонн.

Известна труба, образованная концентрическими слоями стеклопластика, чередующегося с прослойками сыпучего материала в виде песка и камней (Патент СССР N 448625, В 29 D 23/00, 1974 г.). Недостатком такой трубы является то, что она обладает недостаточно низкой теплопроводностью.

Наиболее близким техническим решением является труба, образованная чередующимися концентрическими слоями сыпучего материала и стеклопластика, пропитанного связующей композицией, состоящей из фенолформальдегидной смолы, кислотного отвердителя и добавки (патент СССР N 843781, F 16 D 9/16, 1981 г. ).

Недостатком известной трубы является то, что она не обладает достаточными теплоизоляционными свойствами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение более низкой теплопроводности труб для транспортировки нефтегазовых смесей.

Данный технический результат достигается за счет того, что в трубе, образованной чередующимися концентрическими слоями сыпучего материала и стеклопластика, пропитанного связующей композицией, состоящей из смолы, кислотного отвердителя и добавки, в качестве добавки композиция содержит равномерно распределенные в ней полые, герметичные, водонепроницаемые элементы, заполненные воздухом под пониженным давлением, а связующая композиция выполнена в следующем соотношении, мас.%: Смола фенолформальдегидная - 50-55 Кислотный отвердитель - 5-8 Добавка - Остальное В качестве сыпучего материала использованы песок или камни.

При этом полые элементы трубы могут быть выполнены в виде микросфер или в виде цилиндров.

Размер полых элементов составляет 0,03-0,1 мм, а толщина их стенки составляет 0,001 - 0,0025 мм.

Также полые элементы могут быть выполнены из стекла или из полимеров.

Кроме того, полые элементы заполнены воздухом под давлением 0,02 - 0,03 МПа.

Труба состоит из концентрических слоев сыпучего материала, в виде твердых частиц песка или камней, и стеклопластика, который пропитан связующей композицией, состоящей из смолы, кислотного отвердителя и добавки в виде полых, герметичных, водонепроницаемых элементов, заполненных воздухом под пониженным давлением, а связующая композиция выполнена в следующем соотношении, мас.%: Фенолформальдегидная или полиэфирная смола - 50-55 Кислотный отвердитель (полиэтиленполиамин ПЭПА) - 5-8 Добавка - Остальное Добавка в виде твердых частиц песка и камней обеспечивает повышение прочности на смятие.

Вязкость композиции без добавки составляет 0,6 -1,1 нс/м².

Вязкость композиции, состоящей из 55 мас.% фенолформальдегидной смолы, 8 мас.% кислотного отвердителя и 37 мас.% добавки в виде стеклянных микросфер, составляет 6,85 нс/м². При этом теплопроводность такой трубы - 0,075 Вт/м•град.

Введение в состав композиции полых, герметичных, водонепроницаемых элементов, заполненных воздухом под пониженным давлением, снижает коэффициент теплопроводности (по сравнению с прототипом более чем в 10 раз). При этом прочностные свойства трубы не снижаются (труба диаметром 146 мм с толщиной стенки 11 мм, содержащая стеклопластик с предложенной композицией, выдерживает давление 12 МПа).

У предлагаемой трубы, содержащей добавку, составляющую 37-45% от веса композиции, коэффициент теплопроводности составляет 0,07-0,09 Вт/м•град.

Полые элементы могут быть выполнены в виде микросфер или в виде цилиндров, что обусловлено технологией их получения.

Размер полых элементов составляет 0,03 - 0,1 мм. При выполнении элементов размером меньше 0,03 коэффициент теплопроводности трубы несколько увеличивается, при выполнении больше 0,1 мм снижается механическая прочность композиции.

При толщине стенки полых элементов больше 0,0025 мм также несколько повышается коэффициент теплопроводности трубы, а при толщине стенки меньше 0,001 мм уменьшается их прочность.

Полые элементы могут быть выполнены из стекла или из полимеров. Так, например, трубы, стеклопластик которых пропитан композицией, в состав которой введена добавка в виде стеклянных микросфер, могут работать в диапазоне температур от -65^oC до +180^oC. Если же введена добавка в виде полимерных микросфер, то трубы работают в диапазоне температур от -65^oC до +120^oC.

Заполнение полых элементов воздухом под пониженным давлением обеспечивает уменьшение коэффициента теплопроводности трубы, причем, чем ниже давление, тем коэффициент теплопроводности меньше.

Так, например, при давлении воздуха 0,02-0,03 МПа коэффициент теплопроводности снижается на 30 - 35%, по сравнению с атмосферным давлением.

Предлагаемые трубы могут найти широкое применение при добыче, внутрипромысловом сборе и транспорте вязких смолопарафинистых застывающих нефтей и газа, содержащих коррозионно-агрессивные компоненты: углекислый газ и сероводород.

Применение предлагаемых труб, обладающих теплоизоляционными свойствами, особенно эффективно в сочетании с насосно-компрессорными трубами с двойной вакуумированной стенкой, где теплонезащищенные участки муфто-резьбовых стыков металлических труб перекрываются муфтами или полуцилиндрами соответствующего профиля из труб по предлагаемому изобретению. Это существенно повысит теплоизоляционные свойства всей трубопроводной конструкции из насосно-компрессорных труб, выполненных с двойной вакуумированной стенкой.

Сочетание в предлагаемых трубах таких важных свойств, как низкий коэффициент теплопроводности, высокая прочность, коррозионная стойкость, отсутствие адгезии смолопарафиновых и гидратных отложений к стенкам трубы, невысокая плотность (700 - 800 кг/м³) и сравнительно низкая стоимость, делают их применение в промысловых условиях наиболее рациональным.

Формула изобретения

1. Труба, образованная чередующимися концентрическими слоями сыпучего материала и стеклопластика, пропитанного связующей композицией, состоящей из смолы, кислотного отвердителя и добавки, отличающаяся тем, что в качестве добавки композиция содержит равномерно распределенные в ней полые, герметичные, водонепроницаемые элементы, заполненные воздухом под пониженным давлением, а связующая композиция выполнена в следующем соотношении, мас.%:
Смола фенолформальдегидная - 50 - 55
Кислотный отвердитель - 5 - 8
Добавка - Остальное
2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего материала использованы песок или камни.

3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полые элементы выполнены в виде микросфер.

4. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полые элементы выполнены в виде цилиндров.

5. Труба по п.1, или 2 или 3, или 4, отличающаяся тем, что размер полых элементов составляет 0,03 - 0,1 мм.

6. Труба по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающаяся тем, что толщина стенки полых элементов составляет 0,001 -0,0025 мм.

7. Труба по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающаяся тем, что полые элементы выполнены из стекла.

8. Труба по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающаяся тем, что полые элементы выполнены из полимеров.

9. Труба по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что полые элементы заполнены воздухом под давлением 0,02 - 0,03 МПа.