ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ КОЛОННА
THERMALLY INSULATED COLUMN

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к конструкции теплоизолированных труб и узлам соединения труб в колонну.
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 этой конструкции является невысокая надежность соединений секций колонны при возникающих повышениях температур, что приводит к разгерметизации соединений.
Наиболее близким техническим решением является теплоизолированная колонна, включающая внутреннюю трубу с расположенной на ней изоляцией и газопоглотителем, жестко связанную с внутренней трубой герметичными швами наружную трубу с муфтой и уплотнительной втулкой, а также с загерметизированным узлом вакуумирования межтрубного пространства, в котором установлены центраторы и создан вакуум. При этом внутренняя труба выполнена сборной и к цилиндрической части ее приварены концевые втулки с наружными буртиками, а герметичные швы, соединяющие ее с наружной трубой, размещены на внутренней поверхности наружной трубы (Патент РФ № 2232864, E21B 17/00, 2004, прототип).
Недостатком конструкции является наличие повышенной теплопроводности (теплового моста) в местах сварки наружной и внутренней труб через муфтовое соединение, что снижает качество и надежность всей теплоизолированной колонны.
Целью изобретения является уменьшение теплопроводности в местах сварки наружных и внутренних труб и, как результат, повышение качества и надежности работы теплоизолированной колонны.
Этот результат достигается за счет того, что в теплоизолированной колонне, включающей внутреннюю трубу и наружную трубу с муфтой, концевые втулки, приваренные к внутренней и наружной трубам с образованием межтрубного вакуумного пространства, центраторы, теплоизолирующий материал и узел вакуумирования, концевые втулки снабжены цилиндрическими высадками, один из концов внутренней трубы и одна из концевых втулок дополнены тонкостенными частями, установленными коаксиально, связанными между собой и образующими вместе с концевой втулкой герметичное пространство. Причем цилиндрическая высадка указанной концевой втулки снабжена отверстием, соединяющим указанное герметичное пространство с межтрубным вакуумным пространством с образованием единого вакуумного пространства, а наружный диаметр тонкостенной части концевой втулки выполнен с возможностью установки этой части внутри цилиндрической высадки концевой втулки противоположной трубы при сборке труб в колонну. Тонкостенная часть концевой втулки вне зоны возможной установки внутри цилиндрической высадки концевой втулки противоположной трубы снабжена утолщенным выступом.
На чертеже изображена теплоизолированная колонна в разрезе.
Теплоизолированная колонна содержит последовательно соединенные между собой секции, при этом каждая секция состоит из внутренней трубы 1, наружной трубы 2 с муфтой 3, концевых втулок 4, 5, снабженных цилиндрическими высадками 6. Один конец внутренней трубы 1 дополнен тонкостенной частью 7, концевая втулка 5 дополнена тонкостенной частью 8. Эти части 7 и 8 установлены каоксиально, связаны между собой и образуют вместе с концевой втулкой 5 герметичное пространство 9. Цилиндрическая высадка 6 указанной концевой втулки снабжена отверстием 10, соединяющим герметичное пространство 9 с межтрубным вакуумным пространством 11, образуя единое вакуумное пространство, в котором установлен теплоизолирующий материал 12 и жестко закреплены центраторы 13. Наружный диаметр тонкостенной части 8 концевой втулки 5 выполнен с возможностью установки этой части внутри цилиндрической высадки 6 концевой втулки 4 противоположной трубы при сборке труб в колонну. Тонкостенная часть 8 концевой втулки 5 снабжена упорным выступом 14 для придания линейной устойчивости конструкции при сборке труб в колонну.
Теплоизолированную секцию собирают следующим образом.
Концевая втулка 4 с цилиндрической высадкой 6 приваривается к концу внутренней трубы 1. На наружную поверхность тонкостенной части 9 другого конца внутренней трубы 1 укладывается теплоизолирующий материал 12. После чего тонкостенная часть 8 концевой втулки 5 с цилиндрической высадкой 6 и отверстием 10 приваривается герметичными швами к тонкостенной части 9 внутренней трубы. Затем на цилиндрическую часть внутренней трубы 1, равномерно распределив, устанавливают и жестко фиксируют центраторы 13. Между каждым центратором 13 на поверхность внутренней трубы 1 укладывают теплоизолирующий материал 12. После вставки внутренней трубы в наружную цилиндрическая высадка 6 концевой втулки 4 приваривается герметичным швом к внутренней поверхности наружной трубы 2. Концевая втулка 5 также приваривается герметичным сварным швом к наружной трубе 2 в районе цилиндрической высадки 6. Таким образом, создается единое вакуумное пространство между наружной трубой 2 и внутренней трубой 1 через отверстие 10 в цилиндрической высадке 6 концевой втулки 5. В завершение проводят вакуумирование и навинчивание муфты 3 на наружную трубу 2.
Работает устройство следующим образом. Ниппельную часть секции теплоизолированной трубы ввинчивают в муфту 3, происходит сопряжение поверхностей секций и герметизация резьбового соединения, при этом утолщенный выступ 14 концевой втулки 5 ограничивает перемещение собираемых секций, обеспечивая линейную устойчивость конструкции при сборке труб в колонну.
Заявленная теплоизолированная колонна позволит в сравнении с прототипом уменьшить теплопроводность (тепловой мост) в местах сварки наружной и внутренней труб через муфтовое соединение за счет образования единого вакуумного пространства и конструктивного выполнения элементов соединения, что повысит качество и надежность работы всей теплоизолированной колонны.