Теплоизолированная насосно-компрессорная труба с вакуумной теплоизоляцией

Заявлена теплоизолированная 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. В зазоре создан вакуум и расположена изоляция. 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. В стенке наружной трубы выполнено отверстие в которое ввернута пробка, содержащая барометрический датчик, причем гермовыводы последнего выведены из трубы.

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может найти применение при добыче нефти и газа.

Из уровня техники известна теплоизолированная колонна по патенту РФ 2129202 на изобретение, включающая внутреннюю трубу, выполненную цельной, с высаженными профилированными концами, и наружную трубу с конусно-упорной резьбой, по концам. Внутренняя и наружная трубы выполнены из одного материала и по торцам обварены вакуумно-плотными швами. На внутренней трубе расположена многослойная экранная изоляция, состоящая из слоев стеклянной сетки и алюминиевой фольги и с размещенным между слоями многослойной экранной изоляции газопоглотителем. Многослойная экранная изоляция удерживается центрирующими кольцами, при этом в межтрубном пространстве создан вакуум.

Применение подобной теплоизолированной колонны позволяет снизить тепловые потери, однако, указанной и другим подобным конструкциям труб присущ ряд недостатков, существенно снижающим их эксплуатационных характеристики. В частности, расположение изоляции на внутренней трубе способствует их непосредственному тепловому контакту, увеличивая степень воздействия инфракрасного излучения н внутреннюю поверхность внешней трубы и способствуя снижению эксплуатационных показателей.

Задача, положенная в основу создания заявленной теплоизолированной насосно-компрессорной трубы с вакуумной теплоизоляцией (ТНКТВТ), состоит в устранении указанных недостатков известных конструкций, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении эксплуатационных показателей ТНКТВТ посредством снижения коэффициента теплопроводности на участке вакуумной изоляции и возможности поддержания степени вакуума в межтрубном зазоре в заданных пределах в течении длительного периода времени, а также в возможности оперативного контроля и поддержания такой степени, в том числе, в полевых условиях.

Для достижения поставленного результата предлагается в насосно-компрессорной трубе, содержащей внутреннюю и наружную трубы, коаксиально соединенные друг с другом с образованием кольцевого межтрубного зазора, в котором создан вакуум и расположена изоляция, концы внутренней трубы выполнить с образованием конического раструба, контактирующего с соответствующими концами наружной трубы, изоляцию выполнена в виде экрана, расположенного с зазором между стенками внутренней и наружной труб, а в стенке наружной трубы выполнить отверстие, служащее для поддержания и/или контроля степени вакуума.

Предпочтительные, варианты исполнения трубы предполагают наличие в межтрубном зазоре центраторов в виде колец, которые имеют, по меньшей мере, по три сферических радиальных выступа на внутренней и внешней поверхностях, служащих для центрации внутренней трубы во внешней, а также не менее трех осевых цилиндрических выступов на каждом торце для установки и центрации экранной изоляции (в этом случае исключен тепловой контакт экрана с нагретой наружной поверхностью внутренней трубы), которая, в свою очередь, может быть выполнена в виде зеркального листа из нержавеющей стали (или термостойкой алюминиевой фольги); в отверстии может быть установлена съемная пробка, снабженная барометрическим датчиком; в межтрубном зазоре могут быть расположены газопоглотители в виде таблеток, расположенные непосредственно на наружной стенке внутренней трубы (что гарантирует стопроцентную активацию газопоглотителей в процессе нагрева труб при создании вакуума в межтрубном пространстве); труба также дополнительно может содержать наружные центраторы; на концах наружной трубы может быть выполнена резьба с ниппельной уплотнительной поверхностью, а на муфтах выполнена резьба с муфтовой уплотнительной поверхностью, при этом указанные резьбы выполнены так, что при свинчивании труб обе поверхности, сочленяясь друг с другом, создают газоплотное соединение «металл-металл»; дополнительно, на концах наружной трубы могут быть выполнены резьбовые участки; кроме того, наружная труба может быть выполнена как цельной - раструбы в этом случае формг^уют посредством высадки, так и сборной - раструбы на концах формируют посредством конусов, соединенных с торцами наружной трубы.

Заявленное решение иллюстрируется общим видом трубы с высаженными концами (фиг.1) и приваренными конусами (фиг.2).

Возможность достижения поставленного результата посредством заявленной конструкции будет раскрыта ниже, в процессе подробного описания ее конкретного исполнения.

В общем виде заявленная теплоизолированная насосно-компрессорная труба (ТНКТВТ) включает внутреннюю трубу 1, выполненную либо цельной, с высаженными, профилированными в виде конического раструба концами - фиг.1, либо сборной, с приваренными (сварной шов 11, фиг.2) конусами 1а - фиг.2. За исключением указанного различия в исполнении концов внутренней трубы, конструктивно варианты исполнения ТНКТВТ не отличаются друг от друга, и дальнейшее описание примера выполнения в равной степени относится к обоим вариантам. ТНКТВТ также включает наружную трубу 2 с резьбой на концах, расположенную с образованием межтрубного кольцевого зазора относительно внутренней трубы 1, при этом наружная и внутренняя трубы выполнены из материалов различных групп прочности. Для уменьшения теплопроводности, в межтрубном зазоре создан высокий вакуум, при этом в торцевых частях трубы 1 и 2 обварены вакуумно-плотным сварным швом 7. В межтрубном зазоре, посредством центраторов 10 в виде колец, расположена экранная изоляция 3, служащая для отражения инфракрасной составляющей теплового потока и выполненная в виде однослойного зеркального экрана из нержавеющей стали (или термостойкой алюминиевой фольги). Расположение экрана в зазоре (или, другими словами, с зазором относительно внутренней 1 и наружной 2 труб), с отсутствием прилегания к внутренней трубе, позволяет минимизировать тепловой контакт экрана с элементами конструкции ТНКТВТ, минимизировать тем самым инфракрасную составляющую теплового потока. Следует также отметить, что расположение экрана 3 с зазором в совокупности с профилированным выполнением концов внутренней трубы способствует минимизации зоны отсутствия изоляции, и, как следствие, дополнительно способствует упомянутой минимизации теплового контакта.

Для откачки воздуха (создания вакуума), в наружной трубе выполнено откачное отверстие, закрываемое съемной пробкой 4. Контроль степени вакуума в межтрубном зазоре осуществляют посредством барометрического датчика 12, встроенного в пробку 4 и закрытого защитной крышкой 6, причем гермовыводы датчика выведены из трубы. Выполнение пробки 4 съемной в совокупности с наличием датчика 12 позволяет своевременно контролировать и восстанавливать (в том числе, в полевых условиях) требуемую степень вакуума в случае ее опускания ниже допустимого предела, например, в следствии естественного натекания газов в межтрубный зазор в процессе эксплуатации ТНКТВТ.

Дополнительно, для поддержания требуемой степени вакуума, на наружной поверхности внутренней трубы 1 расположены газопоглотительные таблетки 13. Расположение таблеток на наружной поверхности внутренней трубы гарантирует их активацию в виду наличия непосредственного теплового контакта с поверхностью трубы.

Центраторы 10 дополнительно выполняют функцию обеспечения коаксиального расположения труб 1 и 2 друг относительно друга, при этом, для повышения точности расположения в обсадной колонне, ТНКТ дополнительно снабжена наружными центраторами 5, в том числе исключающими непосредственный контакт наружной трубы 2 со стенками колонны и, как следствие, исключающими прямую теплопередачу при таком контакте. Один из наружных центраторов 5 может быть размещен над пробкой 4 для предотвращения механических повреждений пробки и/или датчика в процессе эксплуатации ТНКТВТ в обсадной колонне.

Соединение ТНКТВТ друг с другом в процессе эксплуатации осуществляют посредством муфт 8, навертываемых на резьбовые концы наружных труб. Для снижения теплопередачи, между торцами ТНКТВТ в процессе сборки располагают изоляционную уплотнительную втулку 9. Конструктивные особенности уплотнительной втулки так же обеспечивают значительное снижение теплопередачи.

Конструкция заявленной ТНКТВТ позволяет обеспечить высокий уровень теплоизоляции, в частности, в условиях вечной мерзлоты, способствуя предотвращению оттаивания мерзлых пород в устьевой зоне скважин и, как следствие, исключению обвалов грунта.

1. Теплоизолированная 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, отличающаяся тем, что 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, причем гермовыводы последнего выведены из трубы.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что она содержит расположенные в межтрубном зазоре центраторы в виде колец, которые имеют, по меньшей мере, по три сферических радиальных выступа на внутренней и внешней поверхностях, служащие для центрации внутренней трубы во внешней, а также не менее трех осевых цилиндрических выступов на каждом торце для установки и центрации изоляции.

3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что изоляция выполнена в виде цилиндрической оболочки из листа нержавеющей стали или термостойкой алюминиевой фольги.

4. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в отверстии установлена съемная пробка, снабженная барометрическим датчиком.

5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в межтрубном зазоре расположены газопоглотители в виде таблеток, которые помещены в перфорированные кассеты.

6. Труба по п.5, отличающаяся тем, что перфорированные кассеты с газопоглотителями расположены непосредственно на наружной стенке внутренней трубы.

7. Труба по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит наружные центраторы.

8. Труба по п.1, отличающаяся тем, что на концах наружной трубы выполнена резьба с ниппельной уплотнительной поверхностью, а на муфтах выполнена резьба с муфтовой уплотнительной поверхностью, при этом указанные резьбы выполнены так, что при свинчивании труб обе поверхности, сочленяясь друг с другом, создают газоплотное соединение «металл-металл».

9. Труба по п.1, отличающаяся тем, что наружная труба выполнена сборной, при этом раструбы на концах сформированы посредством конусов, соединенных с торцами наружной трубы.

10. Труба по п.1, отличающаяся тем, что конструкция пробки обеспечивает возможность восстановления вакуума в промысловых условиях.