ТЕРМОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОННА
ADIABATIC COLUMN

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к конструкции теплоизолированных труб и узлам соединения труб в термоизолированную колонну.
Изобретение может быть использовано в добывающих нефтяных и газовых скважинах для предотвращения образования парафинов и газогидратов, а также растепления скважин в зонах вечной мерзлоты месторождений крайнего севера.
Известна теплоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал и направляющие люнеты, узлы соединения внутренних труб и узлы соединения наружных труб, верхняя из которых имеет наружный бурт и охватывается замком узла соединения с размещением в полости, образованной между верхней наружной трубой и замком, связанной резьбой с последним, нажимной гайки и уплотнительного элемента, расположенного между упорным торцом нажимной гайки и наружным буртом, идентичным наружному бурту верхней наружной трубы, а замок узла соединения наружных труб выполнен в виде соединительной муфты-гайки с внутренним выступом и расточкой с возможностью размещения в ней наружного бурта наружной трубы и уплотнительного элемента, расположенного между внутренним выступом соединительной муфты-гайки и наружным буртом нижней наружной трубы (Патент РФ №2090736, Е21В 17/00, 1997).
Известна термоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал, жесткие проводники, соединяющие внутренние трубы с наружными, и узлы соединения, включающие в себя муфту с трапециевидной резьбой, причем герметизация соединения осуществляется с помощью стального кольца, размещенного между торцевыми поверхностями переходников (Конструкция теплоизолированных НКТ для нагнетания теплоносителя в нефтяные пласты РНТС. В.В.Бобровский и др. Машины и нефтяное оборудование. ВНИИОЭНГ, 1979, №6).
Недостатком обеих колонн является сложность конструкции, невысокая надежность соединений секций при возникающих повышениях температур.
Наиболее близким по технической сущности является термоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные внутренние и наружные трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал и узлы их соединения, включающие муфту. Колонна в узлах соединения труб снабжена стальным патрубком, коаксиально которому установлены секции теплоизолированных труб, а узлы дополнительно включают дюралюминиевую втулку, фторопластовые кольца и теплоизолирующий слой, выполненный из асбестотканевой и алюминиевой лент(Патент РФ №2238388, Е21В 17/00, 2004, прототип).
Недостатком конструкции является то, что внутренняя и наружные трубы соединяются посредством сварки, что ведет к образованию теплового моста в местах соединений и резко снижает теплоизоляционный эффект как самой трубы, так и колонны в целом. Другим недостатком является низкая надежность соединения секций теплоизолированных труб из-за сложности конструкции при значительных затратах на производство и обслуживание колонн.
Целью изобретения является упрощение конструкции при увеличении теплоизоляционного эффекта, надежности и долговечности конструкции, а также сокращение затрат на производство и мониторинг при эксплуатации всей колонны.
Этот результат достигается за счет того, что термоизолированная колонна, включающая коаксиально расположенные секции труб, между которыми размещен теплоизолирующий материал и узлы их соединения, включающие муфту, снабжена вклеенными в торцы труб неметаллическими теплоизолирующими втулками, а теплоизолирующий материал представляет собой полимер с вкрапленными стеклянными микросферами, заполненными инертным газом, причем неметаллические теплоизолирующие втулки оснащены химически термостойкими кольцами.
На чертеже  изображена термоизолированная колонна.
Термоизолированная колонна состоит из коаксиально расположенных секций внутренних труб 1 и наружных труб 2, вклеенных неметаллических теплоизолированных втулок 3 с химически термостойкими кольцами 4. Наружные трубы 2 снабжены резьбой для навинчивания муфты 5. Внутренняя труба 1, наружная труба 2 и втулки 3 образуют герметичное пространство, в котором установлен полимерный теплоизолирующий материал 6 с вкрапленными стеклянными микросферами, заполненными инертным газом.
Устройство работает следующим образом. Ниппельную часть секции теплоизолированной трубы 2 ввинчивают в муфту 5, соединяя секции термоизолированной колонны. В это время вклеенные неметаллические теплоизолированные втулки 3 входят в соприкосновение своими поверхностями и с помощью химически термостойких колец 4 обеспечивают дополнительную герметизацию соединения.
Предлагаемая термоизолированная колонна по сравнению с прототипом позволяет не только увеличить теплоизоляционный эффект, но и компенсировать линейные расширения наружной трубы с сохранением герметичности конструкции, что сокращает затраты на мониторинг при эксплуатации. Сборка колонны не требует сложного специального оборудования и может производиться как в заводских, так и полевых условиях.
При освоении и испытании скважин №1, 2 куста №1 Русского месторождения с целью перекрытия зоны вечной мерзлоты для сохранения температуры добываемой нефти были испытаны теплоизолированные промысловые трубы заявленной конструкции. По характеристике скважины пластовая температура составляла 17°С, температура на устье достигла 14°С. Потеря температуры составила 3°С, что обеспечило минимальные потери тепла при транспортировке продукции от забоя до устья скважины.