Труба термоизолированная

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использована при изготовлении насосно-компрессорных труб, разборных наземных паропроводов, предназначенных для транспортирования пара сверхкритических параметров от парогенератора до устья скважин и в призабойную зону нефтедобывающих скважин с вязкой и трудноизвлекаемой нефтью. Труба термоизолированная включает нанесенное на трубу слоями теплоизолирующее покрытие, содержащее теплоотражающий и теплоизолирующий слои. Покрытие дополнительно содержит вторые теплоотражающий и теплоизолирующий слои, а также защитный слой, первый теплоизолирующий слой выполнен в виде нанесенного на поверхность трубы слоя базальтовой нити, пропитанной связующим, второй теплоизолирующий слой размещен между теплоотражающими слоями и выполнен в виде базальтового волокна и коллоидного связующего на основе глинозема Al₂O₃, один из теплоотражающих слоев размещен на первом теплоизолирующем слое, а защитный слой размещен на втором теплоотражающем слое. Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение теплоизолирующих свойств трубы за счет повышения теплоизолирующих свойств ее покрытия, расширение области использования за счет уменьшения радиальных габаритов покрытия и увеличения показателей его гибкости, а также повышения степени защиты покрытия от повреждений. 2 з п ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использована при изготовлении насосно-компрессорных труб, разборных наземных паропроводов, предназначенных для транспортирования пара сверхкритических параметров от парогенератора до устья скважин и в призабойную зону нефтедобывающих скважин с вязкой и трудноизвлекаемой нефтью.

Известна теплоизолированная колонна труб, каждая труба которой состоит из коаксиально расположенных наружной и внутренней секций с центрирующими кольцами по их торцам, а в кольцевом пространстве между секциями размещены теплоизолирующий и экранирующий материалы.

При изготовлении трубы на ее внутреннюю секцию наматывают чередующиеся слои теплоизолирующего материала (базальтового холста) и экранирующего (фольги). Намотанные слои материала закрепляют на внутренней секции проволочными бандажами. Далее на внутреннюю секцию надевают наружную секцию, устанавливают по торцам секций центрирующие кольца и по ним осуществляют сварку секций, (см. патент РФ 2197594, кл. E21B 17/01, 2000 г.).

Недостатком данной конструкции трубы является сложность ее изготовления, необходимость герметизации межсекционного пространства. Наличие внутренней и наружной секций приводит к увеличению веса и ограничению глубины спуска, вследствие чего не обеспечивается теплоизоляция и теплозащита скважины на больших глубинах. Кроме того, использованная в конструкции трубы теплоизоляция обладают невысокими теплоизолирующими характеристиками.

Известна стальная термоизолированная труба, теплоизолирующее покрытие которой выполнено в виде нанесенной на поверхность трубы композиции на основе эпоксидных смол с включением стеклянных микросфер в количестве 60% от объема и толщиной 4 мм, а на теплоизолирующем покрытии размещен защитный слой в виде отражающего экрана из алюминиевой фольги.

(см. патент РФ на полезную модель 62643, кл. E21B17/00, 2007 г.).

Недостатками конструкции данной трубы являются относительно высокие тепловые потери при прокачке по ней теплоносителя, а также частые повреждения отражающего экрана при транспортировке и монтаже.

Известна труба термоизолированная, включающая коаксиально расположенные внутреннюю и наружную секции, выполненные из одного материала и по торцам обваренные вакуумно-плотными швами. На внутренней секции расположена многослойная экранная изоляция, состоящая из слоев стеклянной сетки и алюминиевой фольги, между которыми размещен слой материала - сорбента. Многослойная экранная изоляция удерживается на внутренней секции центрирующими кольцами. В межтрубном пространстве создан вакуум. На внутреннюю поверхность внутренней секции нанесено силикатно-эмалевое защитное покрытие.

При сборке трубы на внутреннюю секцию наматывают слой стеклянной сетки, затем слой алюминиевой фольги, снова слой стеклянной сетки, затем снова слой алюминиевой фольги. Между алюминиевой фольгой и стеклянной сеткой помещают сорбент. Намотанную многослойную экранную изоляцию фиксируют центрирующими кольцами, после чего внутреннюю и наружную секции сваривают по торцам вакуумно-плотными швами. Наружную секцию, выполненную по торцам с конусно-упорной ниппельной резьбой перед сваркой сжимают на величину, порядка 9-12 мм. Через клапан в межтрубном пространстве создают с помощью турбомолекулярного вакуумного насоса вакуум. На внутреннюю поверхность внутренней секции наносят силикатно-эмалевое покрытие, которое защищает ее от коррозии.

Для эксплуатации трубы свинчивают в колонну и спускают в скважину. В нагнетательной скважине колонну используют для закачки по ней теплоносителя в пласт с наименьшими тепловыми потерями при транспортировке его от устья до забоя. В добывающей скважине колонну труб используют как подъемный лифт для парафинистых нефтей с целью предотвращения снижения температуры нефти по мере подъема ее на поверхность до температуры начала кристаллизации парафина. В случае невозможности предотвращения кристаллизации парафина в подъемном лифте силикатно-эмалевое покрытие предотвращает отложение в нем парафина. Кроме того, колонна труб может использоваться для термообработок призабойной зоны скважин, для добычи высоковязких нефтей с циклической закачкой теплоносителя в пласт и подъемом продукции.

(см. патент РФ на полезную модель 66401, кл. E21B 17/00, 2007 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа выполнения известной трубы необходимо отметить, что ее теплоизолирующее покрытие не обеспечивает эффективной теплозащиты, значительные радиальные габариты покрытия и низкие изгибные характеристики ограничивают область их использования, особенно для глубоких скважин, наличие двух секций усложняет конструкцию и технологию изготовления труб. Необходимость вакуумирования межсекционного пространства требует использования специального оборудования.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение теплоизолирующих свойств трубы за счет повышения теплоизолирующих свойств ее покрытия, расширение области использования за счет уменьшения радиальных габаритов покрытия и увеличения показателей его гибкости, а также повышения степени защиты покрытия от повреждений.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в трубе термоизолированной, включающей нанесенное на трубу слоями теплоизолирующее покрытие, содержащее теплоотражающий и теплоизолирующий слои, новым является то, что покрытие дополнительно содержит вторые теплоотражающий и теплоизолирующий слои, а также защитный слой, первый теплоизолирующий слой выполнен в виде нанесенного на поверхность трубы слоя базальтовой нити, пропитанной связующим, второй теплоизолирующий слой размещен между теплоотражающими слоями и выполнен в виде базальтового волокна и коллоидного связующего на основе глинозема Al₂ O₃, один из теплоотражающих слоев размещен на первом теплоизолирующем слое, а защитный слой размещен на втором теплоотражающем слое, причем каждый теплоотражающий слой выполнен из алюминиевой фольги, а в качестве наружного защитного слоя используют стеклопластик на основе стеклонити и неорганического связующего.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена труба термоизолированная в разрезе по плоскости, перпендикулярной оси трубы.

Термоизолированная труба 1 может быть выполнена из различного материала, в частности, из металла, например, стали 20X3МВФ. Теплоизолирующее покрытие выполнено на наружной поверхности трубы и является многослойным, в котором каждый из слоев выполняет свои функции.

Непосредственно на поверхности трубы 1 сформирован слой 2 (первый теплоизолирующий слой покрытия), представляющий намотанную на поверхность трубы базальтовую нить, пропитанную неорганическим связующим. На слой 2 наложен слой 3 (второй слой покрытия) теплоотражающего материала, например, тонкой фольги, предпочтительно, алюминиевой, на который помещен слой 4 (третий слой покрытия и второй теплоизолирующий слой) теплоизолирующего материала, в качестве которого используют базальтовое волокно, пропитанное коллоидным связующим на основе глинозема Al₂O₃. Второй теплоизолирующий слой закрывают слоем 5 (четвертый слой покрытия) теплоотражающего материала, например, фольги, предпочтительно, алюминиевой. На слой 5 уложен упрочняющий слой 6 (пятый слой), выполненный, например, из стеклопластика на основе стеклонити.

Последовательность формирования слоев, теплоизоляционного покрытия имеет существенное значение. Так, слой из пропитанной связующим базальтовой нити (первый теплоизолирующий слой) выдерживает высокие температуры и обладает оптимальными значениями термодеформаций, хорошо воспринимает изгибные нагрузки. Он испытывает основные термические нагрузки в процессе эксплуатации трубы. Помещение второго теплоизолирующего слоя между теплоотражающими слоями обеспечивает надежную теплоизоляцию как от поступления тепла снаружи, так и изнутри трубы и позволяет использовать теплоизолирующий материал минимальной толщины. Наружный упрочняющий слой стеклопластика обеспечивает дополнительную теплоизоляцию и защиту покрытия от механических повреждений.

Для формирования каждого слоя покрытия используются стандартные материалы.

В качестве базальтовой нити (первый слой покрытия) может быть использована нить базальтовая БС10 (ТУ 5762-021-00204990-2004), а в качестве связующего - высокотемпературное неорганическое связующее НС-ПШ (ТУ У 6-00209775.075-2000). Связующее наносится на нить в процессе ее намотки на трубу. Базальтовые нити и органическое связующее недефицитны, широко используются в промышленности, строительстве и других отраслях для получения различного рода теплоизоляционных материалов и базальтопластиков. Они термостойки, нетоксичны, экологически безопасны при изготовлении и эксплуатации.

В качестве теплоотражающего материала (второй и четвертый слои покрытия) может быть использована алюминиевая фольга ГОСТ 618-73. Она нетоксична, негорюча, экологически безопасна, широко применяется в промышленности и в быту.

В качестве второго теплоизолирующего слоя (третий слой покрытия) используется теплоизоляционный материал - супертонкое базальтовое волокно (например, по ТУ 5761-001-08621635), пропитанное коллоидным связующим на основе глинозема Al₂O₃ (ГОСТ 30559-98). Данный материал является по своим теплоизоляционным свойствам аналогом базальтового картона БВТМ-К (ТУ 95.2691-98), но по прочностным свойствам значительно превосходит его. Компоненты данного слоя недефицитны, широко используются в промышленности, строительстве, быту для изготовления широкого спектра теплоизоляционных и огнеупорных материалов.

В качестве упрочняющего слоя (пятый слой покрытия) может быть использован стеклопластик на основе стеклонити (ЕС7×35×1×3×32180 по ТУ6-11-07-14-82). В качестве неорганического связующего может быть использовано связующее НС-ПШ.

Теплоизолирующее покрытие на трубе формируют следующим образом. Покрытие может быть получено с использованием действующего оборудования по известным для специалистов технологиям.

При формировании покрытия первоначально осуществляют намотку на трубу первого теплоизолирующего слоя, для формирования которого используют базальтовую нить и связующее. Данная операция осуществляется на стандартном намоточном станке методом мокрой намотки с использованием связующего. Количество наматываемых слоев нити обычно не превышает пяти. Далее слой полотна обертывают слоем алюминиевой фольги, на котором намоткой формируют второй теплоизолирующий слой, который снаружи обертывают вторым слоем алюминиевой фольги. На втором слое фольги формируют защитный слой. Формирование защитного слоя может быть осуществлено методом намотки стеклонити со связующим на намоточном станке, с последующим отверждением полученного слоя в печи.

Естественно, что толщины слоев, и конкретные материалы, используемые при изготовлении покрытия трубы, зависят от конкретного назначения трубы и условий ее эксплуатации.

Как показали испытания, при прокачке через трубу теплоносителя с температурой 420°C, температура на внешней поверхности трубы не превышала 70°C.

Покрытие имеет минимальную толщину и практически не снижает гибкость тубы.

1. Труба термоизолированная, включающая нанесенное на трубу слоями теплоизолирующее покрытие, содержащее теплоотражающий и теплоизолирующий слои, отличающаяся тем, что покрытие дополнительно содержит вторые теплоотражающий и теплоизолирующий слои, а также защитный слой, первый теплоизолирующий слой выполнен в виде нанесенного на поверхность трубы слоя базальтовой нити, пропитанной связующим, второй теплоизолирующий слой размещен между теплоотражающими слоями и выполнен в виде базальтового волокна и коллоидного связующего на основе глинозема Аl₂О₃, один из теплоотражающих слоев размещен на первом теплоизолирующем слое, а защитный слой размещен на втором теплоотражающем слое.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что каждый теплоотражающий слой выполнен из алюминиевой фольги.

3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наружного защитного слоя используют стеклопластик на основе стеклонити и неорганического связующего.