Термоизолированная колонна

Авторы патента:

АЛЕКСАНДРОВ АЛЕКСЕЙ РОМАНОВИЧ

ДЮДИН ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ

КОРОЛЕВ ИГОРЬ ПАВЛОВИЧ

РУЗИН ЛЕОНИД МИХАЙЛОВИЧ

ТИМОШИН СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

E21B17E21B43 -

Союз Советских

Соцкалнстнческнх

Республик

ОПЫСАНЫЕ

Ы ЗОВРКТЕН ЫЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i>829852 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-вувЂ” (51)NL. Кл.

Е 21 В 17/00

Е 21 В 43/00 (22) Заявлено 11.05.79 (2! ) 2768592/22-03 с присоединением заявки МвЂ”

ГааудлретванпмФ камнтат

CCCP но данам нзебретеннй н атнрытнй (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 15.05.81. бюллетень М 18 (53) УДК 622.245, . 1 3 (088. 8) Дата опубликования описания 18.05.81

А. P. Апександров, Г. И. Дюдин, И. Коропев

Л. М. грузин и С. В. Тимошин

t у ( (72) Авторы изобретения

Печорский государственный научн и ттроектный институт нефтяной и (7E ) Заявитель (54) ТЕРМОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОНКА

Изобретение относится к нефтяной промышпенности, в частности к добыче неф-. ти термическими методами, и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства при изопяции трубопроводов дпя транспортировки теплоносителей.

Известна термоиэопированная копонна, состоящая из секций насосно-компрессор ных труб, соециненных муфт и большого количества изоляторов из тонкоцистового

10 экранирующего материала, намотанного внахпестку на внутреннюю трубу и окруженного снаружи защитным кожухом.

Изоляторы с защитными кожухами кре пятся к колонне насосно-компрессорных

t труб, ниже муфтовых соецинений, с помощью разреэных колец и крепежных цриспособпений, а выше муфтовых соединений перекрываются кольцами, которые приварены к кожухам и могут свободно перемещаться относительно внутренних труб при температурных удпинениях. Иэопяторы муфтовых соецинений насосно-компрессор ных труб снаружи защищены уцпиненными цилиндрическими муфтами, тепескопически сопрягающимися с кожухами смежйых секций Г1).

Недостатком этого устройства является то, что из-за плохой герметичности вспецствие большого количества узлов соединения термоизопированная колонна требует искпючения возможности попадания в межтрубное пространство пара и мапо надежна при наличии в нем ппастовой жидкости, что приводит к необходимости изопяции межтрубного пространства пакером и запопнения его сухим газом.

Известна термоизопированная копонна, включающая насосно-компрессорные трубы, защитные, металлические кожухи, теппоиэопирующий материал, заключенный межцу ними, соединительные муфгы, раздвижные попумуфты, разъемные ципиндрические кожухи с уложенными внутри теп поизопирующими и экранирующими элементами, прикрепленными к внутренней по29852 4

1О

3 8 верхности разъемных кожухов плоскими пружинами 1 2).

Недостатком этой термоиэолированной колонны является то, что ее защитный кожух в секции соецинен с внутренней насосно-компрессорной трубой, что приводит к значительным внутренним напряжениям в насосно-компрессорных трубах колонны, и в связи с этим необходимости увеличения толщины стенок труб и кожу- хов или изготовления их из более прочной марки стали. Вследствие этого повышается стоимость колонны и че обеспечивается достаточная нацежность колонны при эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является термоизолированная колонна цля нагнетания теплоносителя в пласт, включающая внутреннюю колонну труб с узлами соединения, размещенные коаксиально ей наружные секции труб, расположенные межцу ними, теплоиэолирующими материал, и экранирующий материал, уложенный на изоляционные перемычки с образованием замкнутых воздушных ячеек, и узел уплотнения, содержащий переводную втулку, установленную на одном торце секции наружных труб и жестко с ними связанную, (3).

Недостатком этого устройства является то, что не решен вопрос надежности герметизации узла уплотнения межцу внутренней и наружной трубами при их осевых перемещениях относительно друг друга, возникающих за счет теплового расширения, что очень важно цля снижения температуры при эксплуатации скважины, затрубное пространство которой заполнено жидкостью или паром. LLns нормальной надежной работы такой колонны необходима установка пакера в нижней части колонны и осушение затрубного пространства выше пакера.

Uenb изобретения - повышение герметизации узла уплотнения межцу наружными секциями труб и внутренней колонной труб.

25 зо

Кроме того, внешняя часть биметаллической конусно-вогнутой втулки выполнена из металла, коэффициент линейного расширения которого больше, чем коэффициент линейного расширения металла внутренней части втулки, причем последняя выполнена из упруго-цеформируемого металла и имеет сферическую поверхность для взан моцействия с эластичным патрубком.

Внутренний циаметр биметаллической конусно-вогнутой втулки меньше наружного циаметра эластичного патрубка.

На фиг. 1 показана термоизолированная колонна в разрезе, общий виц; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Устройство включает внутреннюю колонну труб 1 с соединительной муфтой 2, наружные трубы 3, теплоизолируюший материал 4, экранирующий материал 5, изоляционные перемычки 6, плотно посаженный эластичный патрубок 7, например из фгорпласта, биметаллическая конусно-вогнутая переводная втулка 8 с герметизируюшими контактными губками

9, прижимная фасонная гайка 10 с процольным каналом 11, уплотнительное кольцо 12, например иэ фгоропласта.

Биметаллическая конусно-вогнутая перевоцная втулке 8 с герметизирующими губками 9 состоит из цвух слоев металла. Ее внешняя сторона выполнена, например, из латуни Л062- 1, имеющей коэффициент линейного расширения - 1 7, 5, 1 О, а внутренняя сторона6 из упруго-цеформируемого металла, например из нержавеющей стали 1к18Н9Т, имеющей коэффициент линейного расширения о" =12. 10 . Причем вгулка 8 име-6 ет переменную толщину сечения, а поверхность ее губки 9, контактирующая с эластичным .патрубком 7 выполнена в вице сферы. Кроме того, перевоцная втулка

8 посажена на втулку 7 с натягом в пре цел ах О, 1 вЂ” 1, 2 мм.

Изготовление и сборка термоизолированной колонны производится слецующим образом.

На один конец секции внутренней труУказанная цель достигается тем, что термоизолированная колонна снабжена эластичным патрубком, установленным на внутренней колонне труб с возможностью взаимодействия с переводной втулкой, и гайкой с продольным каналом, связанной с наружными трубами и размещенной нац переводной втулкой, причем послецняя выполнена биметаллической и ,имеет конусно-вогнутую форму.

55 бы 1 пли на ее соединительную муфту 2 плотно насаживается эластичный патрубок 7 (или поверхность покрывается эластичным слоем, например путем расправления фтороцласта). После чего на внутренней трубе 1 размещают изоляционные перемычки 6, например асбестовую сетку, на которую наворачивают экранирующий материал 5, например алюминиевую фольгу, которую крепят банцажами. Толщина перемычек 6 рассчитывается такой. чтобы после крепления в рабочем состоянии расстояние межцу экранирующим материалом 5 и внутренней трубой 1 равня» лось 4-6 мм. За счет этого образуется множество замкнутых воздушных ячеек, полностью подавляющих конвективный перенос тепла в радиальном и осевом направлениях и исключающих тепловое замыкание межцу экраном 5 и внутренней I0. трубой 1. Таких экранов 5 может быть установлено несколько. Они могут устанавливаться так же в комбинации с изолирующими слоями 4,-например, асбестом или силикатом кальция. Внутренняя труба 1 15 с кранами 5 и теплоизолирующими слоями 4 помещается в секцию наружных труб

3 и жестко соединяется с ней одним концом, например сваркой. Затем на другом конце секции труб между наружной трубой 20

3 и эластичным патрубком 7 устанавливается на уплотнительное кольцо 12 переводная втулка 8 и зажимается фасоннои гайкой 10.

После сборки секций труб термоизоли- >> рующая полость между внутренней трубой

1 и наружной трубой 3 через отверстие под пробку (не показано) в наружной трубе.1 опрессовывается сжатым газом под давлением, равным давлению, ожидае- Зо мому в затрубном пространстве скважины при нагнетании теплоносителя в пласт.

Термоизолированные секции труб могут быть полностью изготовлены в заводских условиях и спускаются в скважину как ЗЗ обычные насосно-компрессорные трубы.

Устройство работает следующим образом.

При нагнетании теплоносителя в пласт по термоизолированной колонне ее внут- 40 ренине трубы 1 за счет нагрева увеличивают свои размеры в осевом и радиальном направлениях. При этом биметаллическая конусно-вогнутая переводная втулка 8 с герметизирующими контактными губкам@ 45

9 скользит своей сферической поверх ностью по эластичному патрубку 7, сохраняя герметизацию пространства между внутренней 1 и наружной 3 трубами и тем самым не нарушая термоизоляцию 50 колонны. Причем посадка втулки 8 на патрубок 7 с натягом 0,1-1,2 мм обеспечивает надежность герметизации даже в случае отклонений размеров рабочих поверхностей патрубка 7 и втулки 8, воз-Ы ,можных при их изготовлении., нейного расширения, чем внутренней части, обеспечивает дополнительное прижатие

Упруго-деформируемый материал, из которого выполнена внутренняя часть ко нусно-вогнутой втулки 8, позволяет уве-личиться внутреннему диаметру ее уплотняющей рабочей поверхности под действием приложенной внутренней радиальной силы и восстанавливаться в первоначальное положение при ее снятии. Это свой» ство позволяет устанавливать втулку 8 с гарантированным натягом на патрубок

7 и обеспечивает постоянное црижатие губок 9 втулки 8 и патрубку 7 при осевом перемещении внутренней трубы 1 относительно наружной секции трубы 3 и при их тепловом расширении. При этом выполнение внешней части втулки 8 иэ материала с большим коэффициентом лирабочей сферической поверхности губок 9 втулки 8 к поверхности эластичного патрубка 7 при нагреве колонны, что иовышает надежность герметизации межтрубного изолирующего пространства колонны.

Кроме того, воздействие внешней сре-ды, как ее давления, так и температуры, на биметаллическую конуснo-вогнутую втулку 8 через продольный канал 11 s прижимной гайке 10 повышает надежность работы конструкции, улучшает герметизацию межтрубного пространства за счет более плотного прижатия губки 9 к втулке 7. .Предлагаемая колонна обеспечивает надежную герметизацию межтрубного пространства термоизолированной колонны и исключает необходимость осушения пространства между термоизолированной и обсадной колоннами при нагнетании теплоносителя в скважину на глубину 1500м.

Формула изобретения

1. Термоизопированная колонна для нагнетания теплоносителя в пласт, включающая внутреннуюю колонну труб с узла« ми соединения, размещенные коаксиально ей наружные секции труб, расположенные между ними, теплоизолирующими. материал, и экранирующий материал, уложенный на изоляционные перемычки с образованием замкнутых воздушных ячеек, и узел уплотнений, содержащий переводную втулку, установленную на одном торце секции наружных труб и жестко с ними связанную, отличающаяся тем, что, с целью цовышения герметизации узла уплотнения, она снабжена эластичным пат- рубком; установленным на внутренней колонне труб. с воэможностью взаимодейст7 82М52 8 вия с переводной втулкой, и гайкой с для взаимодействия с эластичным патрубпродольным каналом, связанной с наруж- ком. ными трубами и размещенной над перевод- 3. Колонна по пп. 1-2, о т л и ч аной втулкой, причем последняя выполнена ю щ а я с я тем, что внутренний диабиметаллической и имеет конусно-вогну- > метр биметаллической конусно-вогнутой тую форму. втулки меньше наружного диаметра. эластичного патрубка.

2. Колонна по п. 1, о т л и ч а ю- Источники информации, щ а я с я тем, что внешняя часть биме- принятые Во внимание при экспертизе таллической конусно-вогнутой втулки вы- 1О 1. Патент США Ж 3380530, полнена из металла, коэффициент линейно- кл. 166-4, опублик. 1968. го расширения которого больше, чем коэф» 2. Авторское свидетельство СССР .фициент линейного расширения металла М 646026, кл. Е 21 В 17/00, 1976. внутренней части втулки, причем последняя 3. Авторское свидетельство СССР, выполнена из упруго-деформируемого 15 по заявке Q 2614444/22-03, металла и.имеет сферическую поверхность .кл. Е 21 В 17/00, 1978.

„д гвиг

Г 4 Я 1 б 6

dri id .

-de °

° аз а

° Y7d d

° О Ю4В

Фр у

-aeФа ф

4о

d y

° у