ТРУБА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНАЯ, ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использована в насосно-компрессорных трубах, предназначенных для подачи пара сверхкритических параметров от парогенератора до устья скважин в призабойную зону пластов с вязкой и трудноизвлекаемой нефтью.
В настоящее время весьма актуальной является проблема повышения эффективности добычи нефти из глубокозалегающих пластов, а также повышение процента ее извлечения, особенно это касается пластов с вязкой нефтью. Одним из путей решения данной проблемы является закачка в нефтяной пласт пара сверхкритических параметров, который способствует повышению выхода целевого продукта.
Как показали исследования, закачка пара, осуществляемая через колонну насосно-компрессорных труб, не имеющих эффективной теплоизоляции, является малоэффективной, так как в данном случае значительная часть тепловой энергии уходит в окружающую ствол скважины горную породу.
Для решения данной проблемы необходимо использование трубопроводов, конструкция которых резко снижает тепловые потери прокачиваемого через них в нефтяной пласт пара. Для монтажа трубопроводов используют насосно-компрессорные трубы с теплоизолирующими покрытиями преимущественно на наружной поверхности. Однако при использовании таких труб возникает проблема сохранения целостности теплоизолирующего покрытия при захвате трубы зажимными элементами гидравлического ключа (далее - ключа) и/или спайдера при монтажно-демонтажных работах на колоннах насосно-компрессорных труб, так как теплоизолирующие покрытия не являются достаточно прочными. Для решения данной проблемы на наружных поверхностях насосно-компрессорных труб зачастую выполняют специальные зоны для ее захвата. Однако, как показала практика, даже наличие таких зон не всегда обеспечивает надежный захват и удержание трубы ключом или спайдером, поскольку в данном случае приходится решать две противоположные задачи - обеспечение надежного захвата и, в то же время, сохранение целостности теплоизолирующего материала поверхности трубы. Это в ряде случаев приводит к аварийным ситуациям - срыву трубы из захвата спайдера и падению колонны труб в скважину. Предложенная конструкция трубы как раз и направлена на решение данной проблемы и позволяет, при сохранении теплоизоляционных характеристик трубы, исключить возникновение аварийных ситуаций, связанных со срывом колонны труб в скважину.
Известна насосно-компрессорная труба, имеющая резьбовые участки на концах. У концов трубы, на ее наружной поверхности, выполнены зоны захвата, представляющие упрочненные участки, имеющие диаметр, более чем на 2,5 мм, превышающий наружный диаметр трубы и длина которых составляет от 120 до 200 мм. Упрочненные участки образованы посредством размещения на соответствующих зонах гильз - каркасов, установленных по посадке с натягом, преимущественно, по горячепрессовой. На гильзах образованы кольцевые выступы, ширина которых не менее 0,5 мм и которые имеют в поперечном сечении волнистый профиль, образованный чередующимися в окружном направлении выступами и канавками. При этом средняя высота выступов находится в пределах 0,2 мм - 0,8 мм, а средний радиус округления канавок составляет 0,2 мм - 0,8 мм. Упомянутые выступы и канавки имеют профиль, по форме близкий к треугольному.
(см. патент РФ №2240464, кл. F16L 15/08, 2004 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции известной насосно-компрессорной трубы необходимо отметить, что наличие упрочненных участков в зонах захвата позволяет исключить смятие поверхности трубы при выполнении монтажно-демонтажных работ с колонной насосно-компрессорных труб, а наличие выступов и канавок на гильзе уменьшает проскальзывание ключа относительно трубы при ее свинчивании (развинчивании). Однако зона захвата не имеет эффективной теплоизоляции, что приводит к тепловым потерям закачиваемого в пласт пара, а, кроме того, при срыве ключа или спайдера с зоны захвата при проведении монтажно-демонтажных работ, колонна труб проваливается в скважину, то есть, возникает аварийная ситуация, для ликвидации которой требуются значительные материальные и временные ресурсы. Изложенное выше снижает эффективность использования таких труб при закачке через них пара в нефтяные пласты.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка конструкции трубы насосно-компрессорной, теплоизолированной, обеспечивающей снижение аварийности при проведении монтажно-демонтажных работ с колонной насосно-компрессорных труб, без снижения ее теплоизолирующих свойств.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в трубе насосно-компрессорной, теплоизолированной, на которой у ее резьбовых концов имеются зоны захвата, предназначенные для захвата трубы гидравлическим ключом или спайдером при монтаже-демонтаже насосно-компрессорной трубы, новым является то, что труба оснащена расположенной между ее резьбовым концом и одной из зон захвата опорной секцией, выполненной в виде каркаса, состоящего из втулки и скрепленных с одним из ее торцов ребер жесткости, расположенных вдоль оси втулки, причем на ребрах жесткости помещена теплоизоляция, а сверху каркас закрыт защитной оболочкой, на наружной поверхности которой закреплен кожух, предназначенный для помещения в него теплоизолирующего материала.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - труба насосно-компрессорная, теплоизолированная, общий вид;
- на фиг. 2 - место 1 по фиг. 1;
- на фиг. 3 - каркас опорной зоны трубы, осевой разрез;
- на фиг. 4 - вид А по фиг. 3.
Труба насосно-компрессорная, теплоизолированная 1 выполнена из легированной стали с резьбовыми поверхностями на ее концах. На наружной поверхности трубы сформировано многослойное теплоизоляционное покрытие 2. Количество слоев покрытия, их относительное расположение, используемый материал, могут быть различными, например, аналогично раскрытым в описаниях к патентам РФ №/№139433, 121858.
На поверхности трубы имеются две теплоизолированные зоны захвата «А» и «Б», предназначенные для захвата трубы ключом и/или спайдером при сборке (разборке) колонны насосно-компрессорных труб. Зоны «А» и «Б» имеют аналогичное конструктивное исполнение. На поверхности трубы у одного ее конца между резьбовой поверхностью и зоной «А» (или зоной «Б») размещена опорная секция «В».
Опорная секция «В» представляет собой каркас, выполненный в виде профилированной втулки 3 с ребрами жесткости 4. Втулка и ребра жесткости могут быть выполнены из одной детали или ребра жесткости могут быть приварены к плоскому торцу втулки. Для заявленного решения это не принципиально. Ребра жесткости направлены вдоль оси втулки. Наличие ребер повышает жесткость каркаса. При монтаже опорная секция надевается отверстием втулки на трубу, охватывая ее, фиксируется в положении, при котором втулка обращена к резьбовому концу трубы, а ребра жесткости - к зоне захвата «А» (или «Б»), и закрепляется на трубе, например, сваркой.
Далее смонтированную на трубе опорную секцию со стороны ребер жесткости 4 закрывают теплоизолирующим материалом 5, например, теплоизоляцией на основе базальтовых волокон, на которую сверху помещают защитную оболочку 6, выполненную, например, из стеклопластика, которая закрывает теплоизолирующий материал 5 и торцевую поверхность втулки 3. Для оптимального расположения на торце втулки защитной оболочки, торцевую поверхность последней наиболее целесообразно выполнять радиусной формы.
На поверхности стеклопластиковой оболочки 6 опорной секции закреплен кожух 7, выполненный в виде тонкостенной трубчатой детали, цилиндрическая часть которой охватывает оболочку 6 и скреплена с ней, например, посредством клея, а сопряженная с ней коническая часть направлена раструбом в сторону той резьбовой части трубы, у которой размещена опорная секция. Полость 8 раструба кожуха предназначена для заполнения теплоизолирующим материалом.
В качестве теплоизолирующего материала при формировании опорной секции может быть использована широкая гамма материалов, например, на основе базальтовых волокон.
Так, размещенный на ребрах жесткости теплоизолирующий слой, выполненный, например, из материала на основе базальтовых волокон, выдерживает высокие температуры и обладает оптимальными значениями термодеформаций, хорошо воспринимает изгибные нагрузки.
2
3
В качестве теплоизолирующего материала слоя может быть использовано базальтовое волокно (например, по ТУ 5761-001-08621635), пропитанное коллоидным связующим на основе глинозема AlO (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.
Размещенная по наружной поверхности каркаса защитная оболочка обеспечивает дополнительную теплоизоляцию и защиту теплоизолирующего материала от механических повреждений.
В качестве материала защитной оболочки может быть использован стеклопластик на основе стеклонити (EC7×35×1×3×3Z180 по ТУ6-11-07-14-82). В качестве полимерного связующего может быть использовано связующее НС-ПШ.
Раскрытое выше выполнение опорной зоны на трубе может быть получено с использованием действующего оборудования по известным для специалистов технологиям.
При монтаже (демонтаже) колонны насосно-компрессорных труб, который осуществляется по стандартной технологии, полость 8 раструба кожуха 7 заполняют теплоизолирующим материалом, на резьбовой торец трубы навинчивают резьбовую муфту (не показана), которая контактирует с теплоизолирующим материалом, теплоизолируя стык. Таким образом, предложенная конструкция трубы обеспечивает эффективную теплоизоляцию зоны опорной секции и стыка с другой трубой при формировании колонны труб, что повышает ее теплоизолирующие характеристики.
В случае, если при проведении монтажно-демонтажных работ произойдет срыв спайдера, удерживающего колонну труб, с секции захвата трубы, колонна труб повисает на каркасе опорной секции, который опирается на основание спайдера. Это позволяет предотвратить аварийную ситуацию.
Таким образом, получена теплоизолированная насосно-компрессорная труба, сочетающая в себе высокие теплоизолирующие характеристики и позволяющая исключить аварийные ситуации при проведении монтажно-демонтажных работ с колонной насосно-компрессорных труб.