ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ ЛИФТОВАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при забуривании и строительстве скважин в районах вечной мерзлоты для предотвращения растепления (протаивания) многолетнемерзлых пород (ММП). Кроме того, полезная модель может применяться в качестве направления, кондуктора, верхних секций технологических или эксплуатационных обсадных колонн.
Известно термоизолирующее направление по патенту РФ на полезную модель №74415 (МПК E21B 36/00, опубликован 27.06.2008), содержащее внутреннюю и наружную коаксиально расположенные трубы и размещенный между ними теплоизолирующий материал, причем направление выполнено сборно-разборным из верхней и нижней частей, в зоне стыка которых внутренние трубы выступают из наружных труб и снабжены соединенными между собой фланцами, зона стыка перекрыта обечайкой, при этом полость между обечайкой и внутренней трубой заполнена теплоизолирующим материалом, а на наружной трубе нижней части выполнены крепежи для временной фиксации ребер для опоры на стенки скважины в процессе монтажа направления.
Недостатком такого направления является высокая трудоемкость его монтажа в скважине. Кроме того, такое термоизолирующее направление применимо только при бурении на малые глубины (не более 22,5 метра) большого диаметра.
В качестве наиболее близкого аналога выбрано термоизолирующее направление по патенту РФ на полезную модель №160010 (МПК E21B 36/00, опубликован 27.02.2016), выполненное сборно-разборным, состоящим из трех секций. Каждая из секций термоизолирующего направления содержит внутреннюю и наружную трубы. Между трубами и каждой секцией размещен теплоизоляционный материал (пенополиуретан). Каждая из секций в зоне стыка имеет выступающие из наружной трубы нижние концы внутренней трубы. Нижние концы внутренней трубы содержат ниппельную часть в секции и связаны посредством резьбовой муфты соединения с верхними концами внутренней трубы нижней секции. Каждая полость в зоне стыка между наружными трубами и связанными между собой внутренними трубами заполнена теплоизоляционным материалом, который представляет собой установленные теплоизоляционные скорлупы из пенополиуретана, перекрытые в зоне стыка обечайкой, зафиксированной посредством хомута или сварки.
Недостатками наиболее близкого аналога является то, что через массивные диски (стыки), соединяющие внутреннюю трубу с внешней происходит значительная теплопередача. Кроме того, теплопроводность теплоизолирующего слоя межтрубного пространства зависит от тепловых характеристик пенополиуритана. Кроме того, крепление обечайки методом сварки требует обязательного наличия электричества на скважине и затрудняет спуск оборудование в значительные морозы, а крепление же обечайки хомутами не гарантирует от сползания обечайки по телу трубы в процессе спуска в скважину нескольких секций направления, в следствии чего может произойти повреждение термоизоляционной скорлупы.
Задача, решаемая при создании предлагаемой конструкция теплоизолированной лифтовой трубы (ТЛТ) большого диаметра, состоит в устранении недостатков наиболее близкого аналога, при этом технический результат, достигаемый при решении такой задачи, состоит в значительном улучшении теплофизических свойств конструкции и повышении ее технологичности.
Заявленное решение иллюстрируется общим видом ТЛТ (фиг. 1), видом А на фиг. 1 (фиг. 2), а также общим видом диска (фиг. 3).
Возможность достижения поставленного результата посредством заявленной конструкции будет раскрыта ниже, в процессе подробного описания ее конкретного исполнения.
Со ссылкой на фиг. 1, заявленная теплоизолированная лифтовая труба (ТЛТ) включает внутреннюю трубу 1 с резьбой на концах и наружную трубу 2, расположенную с образованием межтрубного кольцевого зазора относительно внутренней трубы 1. В межтрубном зазоре расположена экранная изоляция 3, служащая для отражения инфракрасной составляющей теплового потока и выполненная в виде однослойного или многослойного зеркального экрана из алюминиевой фольги. Экран расположен в межтрубном пространстве с отсутствием прилегания к внутренней и наружной трубам (или, другими словами, с зазором относительно внутренней 1 и наружной 2 труб), что позволяет минимизировать тем самым инфракрасную составляющую теплового потока. Оставшееся межтрубное пространство заполнено теплоизоляцией на основе газонаполненных пластмасс 4 или в нем создается высокий вакуум. Для соединения наружной 2 и внутренней 1 труб друг с другом используют диск 5, с одной стороны приваренный по внешнему диаметру к торцу трубы 2 и по внутреннему - к наружной поверхности внутренней трубы 1.
Внутренней диаметр диска 5 содержит чередующиеся выступы и впадины с образованием пазов, что позволяет минимизировать мощность теплового потока, проходящего через диск. Упомянутые пазы заполнены теплоизоляцией 11 на основе газонаполненных пластмасс, которая гасит тепловой поток от внутренней трубы. Подобное исполнение дисков позволяет в несколько раз снизить мощность теплового потока, проходящего через них, тем самым уменьшить ореол протаивания ММП в этой зоне (направление теплового потока показано на фиг. 3 стрелками).
Соединение по меньшей мере двух ТЛТ друг с другом в процессе эксплуатации осуществляют посредством муфт 6, навертываемых на резьбовые концы внутренних труб. Для снижения теплопередачи, между торцами соседних ТЛТ в процессе сборки располагают скорлупу 7 из газонаполненных пластмасс. Для защиты скорлупы 7 от разрушения, повреждения и попадания цементного раствора, поверх нее, в специально приваренные к наружной поверхности наружной трубы 2 фиксаторы 9, устанавливается кожух 8, изготовленный из стального листа. Стык кожуха выполнен внахлест, для герметичности соединения. Фиксаторы 9 позволяют исключить сползание кожуха по телу наружной трубы 2 во время выполнения монтажа ТЛТ на скважине. При необходимости, кожух дополнительно туго стягивается хомутом 10 при помощи ручного инструмента.
Конструкция заявленной ТЛТ 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.