Теплоизолированная колонна

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности для добычи нефти или газа в районах с многолетнемерзлыми породами, и может быть использовано в других отраслях при изоляции труб для транспортировки теплоносителей. Теплоизолированная колонна включает коаксиально расположенные наружную и внутреннюю трубы с теплоизоляцией между ними и муфты. Причем наружная труба установлена с возможностью компенсации линейных расширений. При этом теплоизолированная колонна выполнена с возможностью управления тепловыми потоками внутри скважины. При этом в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб установлены термоэлектрические элементы, обмотанные проволокой или лентой для их фиксации относительно внутренней трубы. Концы внутренней и наружной труб смещены относительно друг друга и соединены с помощью переходника, который снабжен кабельным разъемом для питания термоэлектрических элементов и соединен наружным резьбовым соединением с муфтой. При этом конец внутренней трубы, выступающий над торцом наружной трубы, и концевая часть наружной трубы объединены переходником посредством разъемного соединения. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств, повышение эффективности теплоизоляции скважин и расширение функциональных возможностей путем управления тепловым потоком и его уменьшения в межтрубном пространстве скважины, для предотвращения оттаивания многолетнемерзлой породы, или, в случае необходимости, нагрева межтрубного пространства скважины. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности для добычи нефти или газа в районах с многолетнемерзлыми породами, и может быть использовано в других отраслях при изоляции труб для транспортировки теплоносителей.

Известно термоизолирующее направление, используемое при забуривании скважины в районах многолетней мерзлоты для предотвращения ее растепления, состоящее из сборно-разборных секций, содержащих внутреннюю и наружную коаксиальные трубы, межтрубное пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом (Патент РФ №158353 U1, дата приоритета 28.09.2015, дата публикации 27.12.2015, авторы: Жилин А.С. и др., RU).

Недостатком известного термоизолирующего направления скважины является низкая эффективность его использования в летний период из-за вероятности растепления околосвайного пространства в связи с отсутствием возможности управления тепловым потоком в системе скважина - многолетнемерзлая порода.

Известна насосно-компрессорная труба с вакуумной теплоизоляцией, содержащая внутреннюю и наружную трубы, коаксиально соединенные друг с другом в торцах вакуумно-плотным швом с образованием кольцевого межтрубного зазора, при этом в зазоре создан вакуум и расположена изоляция, где концы внутренней трубы выполнены с образованием конического раструба, контактирующего с соответствующими концами наружной трубы, изоляция выполнена в виде экрана с отражающей поверхностью, расположенного с зазором между стенками внутренней и наружной труб, а в стенке наружной трубы выполнено отверстие, в которое ввернута пробка, содержащая барометрический датчик (Патент РФ №123822 U1, дата приоритета 18.09.2012, дата публикации 10.01.2013, авторы: Заряев И.А. и др., RU).

Недостатком этого аналога является использование вакуумной теплоизоляции, которая в случае разгерметизации не сможет уменьшить тепловой поток скважины.

Известна труба теплообменника, содержащая оребрение в виде проволочной пружины, навитой по спирали, причем оребрение расположено на наружной и внутренней поверхностях трубы, оребрение на внутренней поверхности трубы выполнено из спирали, расположенной на каркасе (Патент РФ №2200925 С1, дата приоритета 15.03.2000, дата публикации 20.03.2003, автор Митюхин Ф.П., UA).

Данное устройство предназначено для использования в теплообменных аппаратах в энергетике и не позволяет управлять тепловыми потоками в скважине.

Наиболее близким по технической сущности является теплоизолированная колонна, включающая цельную с высаженными профилированными концами внутреннюю трубу, наружную трубу, которая перед монтажом сжата вдоль оси на 9-12 мм, имеет на концах конусно-упорную резьбу и снабжена седлом и клапаном, на многослойной экранной изоляции размещены центрирующие кольца, между слоями многослойной экранной изоляции размещен газопоглотитель, в межтрубном пространстве создан вакуум, при этом муфта навернута на наружные трубы, а уплотнительная втулка снабжена канавкой и поджимает профилированные концы внутренней трубы к наружной трубе (Патент РФ №2129202 С1, дата приоритета 12.08.1997, дата публикации 20.04.1999, авторы Кудинов В.И., Богомольный Е.И. и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа также является использование вакуумной теплоизоляции, которая в случае разгерметизации не сможет уменьшить тепловой поток скважины, и невозможность управления тепловым потоком в межтрубном пространстве скважины.

Технической проблемой изобретения является повышение эффективности теплоизоляции скважин для предотвращения оттаивания многолетнемерзлой породы, включая летний период, путем управления тепловым потоком и его уменьшения в межтрубном пространстве скважины, а в случае необходимости нагрева ее межтрубного пространства, так как нередки случаи обратного промерзания многолетнемерзлой породы, что приводит к смятию обсадных колонн.

Для решения технической проблемы предложена теплоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные наружную и внутреннюю трубы с теплоизоляцией между ними и муфты, причем наружная труба установлена с возможностью компенсации линейных расширений. Согласно изобретению новым является то, что теплоизолированная колонна выполнена с возможностью управления тепловыми потоками внутри скважины, при этом в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб установлены термоэлектрические элементы, обмотанные проволокой или лентой для их фиксации относительно внутренней трубы, концы внутренней и наружной труб смещены относительно друг друга и соединены с помощью переходника, который снабжен кабельным разъемом для питания термоэлектрических элементов и соединен наружным резьбовым соединением с муфтой, при этом конец внутренней трубы, выступающий над торцом наружной трубы, и концевая часть наружной трубы объединены переходником посредством разъемного соединения.

Согласно изобретению наружная труба выполнена в виде проволочной или ленточной навивки из теплопроводного материала.

Согласно изобретению наружная труба выполнена из секций теплопроводных труб с компенсатором линейных расширений между ними, а в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб установлены центрирующие кольца.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично изображена теплоизолированная колонна, где наружная труба выполнена в виде проволочной или ленточной навивки из теплопроводного материала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, где представлены термоэлектрические элементы; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, где отображен кабельный разъем переходника; на фит.4 показана теплоизолированная колонна, в которой наружная труба выполнена из секций теплопроводных труб с компенсатором линейных расширений между ними; на фиг. 5 - выносной элемент А на фиг. 4, где указано размещение металлической проволоки или ленты для фиксирования термоэлектрического элемента относительно внутренней трубы.

Теплоизолированная колонна, изображенная на фит.1, содержит внутреннюю трубу 1 и коаксиально расположенную по отношению к ней наружную трубу 2 в виде проволочной или ленточной навивки из теплопроводного материала, например алюминия. Между внутренней и наружной трубами образовано межтрубное пространство, в котором расположен теплоизоляционный материал 3 с низкой теплопроводностью, например в виде пенополиуретановой скорлупы, и установлены термоэлектрические элементы 4 с проводами 5 для подвода электрического питания (фиг. 2). В качестве термоэлектрических элементов могут быть использованы, например, элементы Пельтье (http://www.chipdip.ru/catalog-show/thermoelectric-modules/, дата просмотра 04.05.2017). Концы внутренней 1 и наружной 2 труб смещены относительно друг друга и соединены с помощью переходника 6, который снабжен кабельным разъемом 7 для питания термоэлектрических элементов 4 по проводам 5 (фиг. 3) и резьбовым соединениям на верхнем конце для монтирования муфты 8. При этом конец внутренней трубы, выступающий над торцом наружной трубы, и конец наружной трубы объединены переходником 6 посредством разъемного соединения, причем внутренняя труба 1 соединена с переходником с помощью, например, резьбового соединения, а наружная труба 2 соединена с помощью посадки с натягом.

Теплоизолированная колонна для управления тепловыми потоками в скважине, показанная на фиг. 1, изготавливается и работает следующим образом.

На внутреннюю трубу 1 устанавливают по высоте термоэлектрические элементы 4 с проводами 5 и теплоизоляционный материал 3 в виде пенополиуретановых скорлуп, затем на них наматывается проволока или лента внахлест из теплопроводного материала, образующая наружную трубу 2. Наружная труба из проволочной или ленточной навивки 2 выполняет функцию кожуха, компенсатора линейных расширений и фиксирует термоэлектрические элементы 4 относительно внутренней трубы 1. Далее на верхний конец внутренней трубы 1 посредством резьбового соединения накручивается переходник 6, который наружным концом ввинчивается на наружную трубу 2 из проволоки или ленты без зазоров между ними, образуя посадку с натягом. После этого кабельный разъем 7 соединяется с проводами 5 термоэлектрических элементов 4.

В процессе работы через кабельный разъем 7 по проводам 5 к термоэлектрическим элементам 4 подается необходимое значение электрического тока и напряжения для управления тепловым потоком в межтрубном пространстве скважины. Термоэлектрические элементы 4 охлаждают поверхность наружной трубы 2 и нагревают внутреннюю трубу 1.

Приведенный пример реализации изобретения является наиболее простым в изготовлении, экономичным и потому наиболее предпочтительным.

Теплоизолированная колонна, изображенная на фиг. 4, также является примером возможной реализации изобретения. Указанная теплоизолированная колонна содержит внутреннюю трубу 1 и наружную трубу 2 из секций теплопроводящих труб с установленными между ними компенсаторами линейных расширений 9, например, в виде гофрированной диафрагмы с наполнителем 10. В межтрубном пространстве наружной и внутренней труб расположена теплоизоляция 3 и по высоте установлены термоэлектрические элементы 4 с проводами 5 для подвода электрического питания, обмотанные тонкой металлической проволокой или лентой 11 для жесткого фиксирования их относительно внутренней трубы 1, а также установлены центрирующие кольца 12 для обеспечения точной посадки наружной трубы относительно внутренней и могут быть изготовлены из пластика. Концы внутренней 1 и наружной 2 труб, как и в первом примере, смещены относительно друг друга и соединены с помощью переходника 6, который снабжен кабельным разъемом 7 для питания термоэлектрических элементов 4 по проводам 5 и резьбовым соединениям на верхнем конце для монтирования муфты 8. При этом конец внутренней трубы, выступающий над торцом наружной трубы, и конец наружной трубы объединены переходником 6 посредством разъемного соединения, например резьбового соединения или соединения посадкой с натягом.

Теплоизолированная колонна для управления тепловыми потоками в скважине, показанная на фиг. 4, изготавливается и работает следующим образом.

На нижнем конце внутренней трубы 1 посредством резьбового соединения накручивается переходник 6 с кабельным разъемом 7. Далее устанавливаются секция теплоизоляционного материала на внутреннюю трубу 1 с проводами 5 и накручивается путем резьбового соединения секция наружной трубы 2, а на другом ее конце ввинчивается с помощью разъемного соединения, например резьбового соединения, компенсатор линейных расширений 9. Кольцевое пространство между компенсатором линейных расширений и внутренней трубы заполняется наполнителем 10, например теплоизоляционной пеной. Далее на внутреннюю трубу по высоте устанавливаются центрирующие кольца 12, теплоизоляционный материал 3, термоэлектрические элементы 4 с проводами 5 путем последовательного чередования. Термоэлектрические элементы фиксируются относительно внутренней трубы с помощью тонкой проволоки или ленты 11, например алюминиевой (фиг. 5). Далее монтируется секция наружной трубы 2 и соединяется с компенсатором линейных расширений 9 путем разъемного соединения, так чтобы центрирующие кольца 12, теплоизоляционный материал 3, термоэлектрические элементы 4 с проводами 5 располагались в кольцевом пространстве. Таким образом, собирается теплоизолированная колонна требуемой высоты. В конце сборки на верхе торца внутренней трубы посредством резьбового соединения накручивается переходник 6 с кабельным разъемом 7. Переходник 6 фиксирует с помощью резьбового соединения наружную трубу 2 относительно внутренней 1. Далее кабельный разъем 7 соединяется с проводами 5 термоэлектрических элементов 4. В конце с обеих сторон теплоизолированной колонны на резьбовое соединение переходников 6 монтируются муфты 8.

В процессе работы через кабельный разъем 7 по проводам 5 к термоэлектрическим элементам 4 подается необходимое значение электрического тока и напряжения для управления тепловым потоком в межтрубном пространстве скважины. Термоэлектрические элементы 4 охлаждают поверхность наружной трубы 2 и нагревают внутреннюю трубу 1.

При необходимости в обоих примерах, изменив направление подачи электрического тока и напряжения на термоэлектрические элементы, можно регулировать режимы нагревания и охлаждения межтрубного пространства скважины.

Теплоизолированную колонну для управления тепловыми потоками внутри скважины можно монтировать на действующих и строящихся скважинах в районах с многолетнемерзлой породой, что позволит предотвратить их оттаивание и увеличит срок эксплуатации скважин.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, в повышении эффективности теплоизоляции скважин и в расширении функциональных возможностей путем управления тепловым потоком и его уменьшения в межтрубном пространстве скважины, для предотвращения оттаивания многолетнемерзлой породы, или, в случае необходимости, нагрева межтрубного пространства скважины.

1. Теплоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные наружную и внутреннюю трубы с теплоизоляцией между ними и муфты, причем наружная труба установлена с возможностью компенсации линейных расширений, отличающаяся тем, что теплоизолированная колонна выполнена с возможностью управления тепловыми потоками внутри скважины, при этом в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб установлены термоэлектрические элементы, обмотанные проволокой или лентой для их фиксации относительно внутренней трубы, концы внутренней и наружной труб смещены относительно друг друга и соединены с помощью переходника, который снабжен кабельным разъемом для питания термоэлектрических элементов и соединен наружным резьбовым соединением с муфтой, при этом конец внутренней трубы, выступающий над торцом наружной трубы, и концевая часть наружной трубы объединены переходником посредством разъемного соединения.

2. Теплоизоляционная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что наружная труба выполнена в виде проволочной или ленточной навивки из теплопроводного материала.

3. Теплоизоляционная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что наружная труба выполнена из секций теплопроводных труб с компенсатором линейных расширений между ними, а в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб установлены центрирующие кольца.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу изготовления термоизолированной обсадной колонны и термоизолированной обсадной колонне. Техническим результатом является снижение теплопроводности конструкции.

Группа изобретений относится к способу введения индукционной петли в геологическую формацию для нагрева нефтяного резервуара, а также к соответствующему индукционному устройству.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтегазоконденсатных месторождений. Способ аккумуляции холода в пласте включает использование двухтрубной компоновки в двуствольной горизонтальной скважине, спуск первой лифтовой трубы с установкой пакера для отделения затрубного пространства и добычи нефти, спуск второй лифтовой трубы меньшего диаметра.

Группа изобретений относится к подводной обработке или очистке скважинных текучих сред при добыче нефти и газа из подводных скважин. Элемент регулирования парафинов для подводной обработки скважинных текучих сред в потоке скважины содержит пучок промысловых трубопроводов внутри натяжной конструкции, которая образует входные и выходные концы и имеет средства охлаждения и нагрева для использования на промысловых трубопроводах, чтобы способствовать отложению парафинов в трубопроводах и последующему вовлечению парафинов в поток скважины.

Изобретение относится к системе охлаждения. Система подводного охлаждения потока в скважине посредством морской воды содержит вход (А) и выход (В), а также по меньшей мере первый охладитель и второй охладитель .

Группа изобретений относится к устройству и способу для добычи углеродосодержащих веществ, в частности битума, из нефтяных песков. Устройство содержит по меньшей мере два отдельных паровых контура.

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин в районах с многолетнемерзлыми породами и предназначено для сохранения отрицательной температуры вокруг ствола скважины в течение всего срока ее эксплуатации.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа, конкретно - к добыче вязкой нефти, керогеносодержащей нефти из глинистых пластов. Устройство для разработки месторождения трудноизвлекаемой нефти содержит бак горючего и систему подачи воздуха на поверхности, скважинный газогенератор, установленный в горизонтальной части обсадной колонны нагнетательной скважины, соединенный колтюбингом горючего с баком горючего.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для парогазового воздействия на нефтяной пласт. Установка для получения парогазовой смеси содержит турбокомпрессор, включающий в себя компрессор и турбину, рабочие колеса которых закреплены на одном валу, водяной насос, расположенный со стороны компрессора и вал которого соединен с валом турбокомпрессора.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для термогазохимической обработки призабойной зоны нефтяного пласта.

Изобретение относится к области капитального и текущего ремонта эксплутационных скважин и может быть использовано в эксплуатации скважин для поддержания в них теплового режима предотвращения образования и ликвидации в них гидратных, гидратопарафиновых и ледяных пробок. Способ включает в себя спуск в скважину до верхней границы пробки локального электронагревателя на каротажном многожильном кабеле, металлическая оболочка которого соединена с корпусом электронагревателя. При этом одну из жил кабеля соединяют с фазой трехфазного источника тока, а бронирующую металлическую оболочку соединяют с его нулевым контактом. Далее электронагреватель опускают до момента, пока он не достигнет пробки, затем его включают и выполняют плавление материала пробки, при этом нижняя часть его электрода контактирует со скважинной электропроводящей жидкостью. После плавления пробки каротажный многожильный кабель фиксируют, подключают каждую его жилу к соответствующей фазе трехфазного источника тока. Включают его, переводя кабель по всей его длине в режим нагревательного устройства, и выполняют полный прогрев затрубного и трубного пространства скважины. Расширяются функциональные возможности, обеспечивается возможность автоматического регулирования температуры электронагревателя за счет применения регуляторов тока и термодатчиков. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности для добычи нефти или газа в районах с многолетнемерзлыми породами, и может быть использовано в других отраслях при изоляции труб для транспортировки теплоносителей. Теплоизолированная колонна включает коаксиально расположенные наружную и внутреннюю трубы с теплоизоляцией между ними и муфты. Причем наружная труба установлена с возможностью компенсации линейных расширений. При этом теплоизолированная колонна выполнена с возможностью управления тепловыми потоками внутри скважины. При этом в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб установлены термоэлектрические элементы, обмотанные проволокой или лентой для их фиксации относительно внутренней трубы. Концы внутренней и наружной труб смещены относительно друг друга и соединены с помощью переходника, который снабжен кабельным разъемом для питания термоэлектрических элементов и соединен наружным резьбовым соединением с муфтой. При этом конец внутренней трубы, выступающий над торцом наружной трубы, и концевая часть наружной трубы объединены переходником посредством разъемного соединения. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств, повышение эффективности теплоизоляции скважин и расширение функциональных возможностей путем управления тепловым потоком и его уменьшения в межтрубном пространстве скважины, для предотвращения оттаивания многолетнемерзлой породы, или, в случае необходимости, нагрева межтрубного пространства скважины. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх