УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ И ОБОГРЕВА АРМАТУРЫ СКВАЖИН И/ИЛИ ТРУБОПРОВОДА

Техническое решение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для защиты и обогрева труб и элементов трубопровода и/или предотвращения замерзания трубной запорно-регулирующей арматуры и/или технологического оборудования, установленного на трубопроводе, например, измерительных приборов типа датчиков, расходомеров, манометров и др. В частности система может быть применена для обеспечения работы нефтяных и газовых скважин, для закачки жидкости или газа в скважины на наземных и подземных хранилищах нефти и газа.
Из уровня техники известен защитный чехол - средство для противопожарной защиты сочленений труб и клапанов в трубопроводе, состоящее из двух половин, располагаемых друг напротив друга, по оси трубы и включает перфорированную пластину из нержавеющей стали, с двух сторон покрытую термостойкой изоляцией, а также расширяющимся эпоксидным материалом (WO 2006041311 А1, F16L 59/16, 20.04.2006).
Наиболее близким аналогом к техническому решению является защитный чехол, который выполнен антистатическим и представляет собой объемную конструкцию, имеющую стенки, снабженные быстроразъемными креплениями, образованную оболочками, размещенными одна в другой таким образом, что каждая из стенок включает, по меньшей мере, три слоя - внешний износостойкий химически стойкий покровный слой с водо- и маслоотталкивающими свойствами, внутренний слой, выполненный из термостойкого и теплоотражающего материала, а также расположенный между ними утепляющий слой, выполненный из виброустойчивого утеплителя, при этом утепляющий слой выполнен многослойным с клеевым соединением своих слоев и свободно размещен между внутренним и внешним слоями, которые соединены между собой, по крайней мере, посредством клейкой ленты, при этом соединение стенок между собой и соединение креплений со стенками выполнено с использованием термостойких средств из негорючих и/или не поддерживающих горение материалов (RU90875 U1, F16L 59/00, 20.01.2010).
Недостатком наиболее близкого аналога является отсутствие защиты внутренней поверхности чехла от воздействия перегретого пара и/или жидкости.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение является обеспечение быстрого ввода в эксплуатационный режим арматуры скважин и/или трубопровода посредством парообогрева с обеспечением защиты оболочки.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для защиты и обогрева арматуры скважин и/или трубопровода представляет собой составную объемную многослойную оболочку, состоящую из разъемных частей, каждая из которых имеет стенки, снабженные разъемными креплениями, при этом каждая из стенок включает, по меньшей мере, три слоя - внешний слой, внутренний слой, а также расположенный между ними утепляющий слой, отличающееся тем, что внутри объема оболочки размещены жесткие защитные паронепроницаемые экраны, причем на, по меньшей мере, одном экране закреплен участок паропровода, выполненный с возможностью подачи под давлением перегретого пара и/или жидкости в объем оболочки.
Предпочтительно, что участок паропровода имеет отвод для подключения к раздающей магистрали паропровода, расположенной с внешней стороны устройства.
Предпочтительно, что отвод пропущен сквозь отверстие в защитном паронепроницаемом экране и размещен в канале, выполненном в стенке объемной многослойной оболочки.
В объемной многослойной оболочке может быть выполнен, по меньшей мере, один карман, по крайней мере, часть которого выполнена из радиопрозрачного материала.
В кармане может быть расположен датчик температуры и/или давления и/или наличия механических примесей в потоке рабочей среды в трубопроводе, оснащенный устройством радиосвязи и/или соединенный с блоком радиосвязи и/или показывающим или регистрирующим блоком.
Устройство радиосвязи может представлять собой модуль сотовой или спутниковой связи.
Предпочтительно, что, по крайней мере, один из жестких защитных паронепроницаемых экранов выполнен из металла.
Предпочтительно, что, по крайней мере, один из жестких защитных паронепроницаемых экранов выполнен в виде короба, предпочтительно, металлического.
Предпочтительно, что короб защитного паронепроницаемого экрана имеет стенки и днище, причем в углах пересечения стенок короба расположены стыковочные площадки.
Края стыковочных площадок могут иметь отгибы и/или загибы для центрирования и/или зацепления стыковочных площадок коробов защитных паронепроницаемых экранов двух разъемных частей устройства.
Предпочтительно, что короб является формообразующим каркасом разъемной части составной многослойной оболочки.
Предпочтительно, что внешний слой выполнен из антистатической ткани.
Предпочтительно, что внешний слой выполнен из материала на основе стекловолокна с широким температурным диапазоном применения.
Предпочтительно, что внешний слой выполнен износостойким и/или, химически стойким и/или гидрофобным и/или водонепроницаемым и/или паронепроницаемым и/или маслоотталкивающим.
Предпочтительно, что теплоизоляционный слой выполнен из вспененного каучука.
Предпочтительно, что внутренний слой выполнен из стеклоткани, пропитанной фторопластом.
Разъемные крепления могут быть выполнены в виде заклепок или застежек, предпочтительно, в виде ремней с D-образными кольцами или в виде высокотемпературных застежек из ленты Велькро.
Предпочтительно, что в, по крайней мере, двух стенках разъемной части выполнены криволинейные, предпочтительно, полукруглые углубления и/или выемки и/или вырезы для пропуска трубопровода.
С внешней стороны углублений в многослойной оболочке может быть выполнен канал, в котором размещен шнур для обеспечения стягивания краев углублений.
Предпочтительно, что, по крайней мере, часть участка паропровода имеет отверстия и/или перфорацию для выпуска пара.
Предпочтительно, что участок паропровода снабжен выводами для выпуска сконденсировавшейся в процессе обогрева жидкости и/или остатков пара, при этом, предпочтительно, что концы выводов пропущены в каналы, выполненные в оболочке, и снабжены фитингами с дроссельными заслонками.
Предпочтительно, что в нижней стенке выполнен по меньшей один канал, в котором для удаления самотеком жидкости (конденсата) скапливающейся внутри объема оболочки зафиксирован отводной патрубок, конец которого выведен наружу оболочки.
Технический результат заключается в обеспечении подвода пара внутрь оболочки с обеспечением защиты частей оболочки устройства от прямого воздействия пара за счет размещения внутри объема оболочки жестких защитных паронепроницаемых экранов, и закрепления на, по меньшей мере, одном экране участка паропровода.
Изобретение поясняется чертежами, иллюстрирующими одну из
возможных форм выполнения устройства.
На фиг.1 изображена одна из разъемных частей оболочки блока
На фиг.2 изображена другая часть разъемной оболочки блока
На фиг.3 показана часть разъемной оболочки с участком паропровода (вид в плане).
На фиг.4 устройство в разобранном виде
На фиг.5 устройство, закрепленное на трубопроводе и арматуре
Устройство для защиты и обогрева арматуры скважин и/или трубопровода 1 представляет собой составную объемную многослойную оболочку, состоящую из двух разъемных частей 2 и 3, каждая из которых имеет стенки 4, снабженные разъемными креплениями 5. При этом каждая из стенок 4 включает, по меньшей мере, три слоя - внешний слой, внутренний слой, а также расположенный между ними утепляющий слой (условно не показаны).
Внутри объема 6 оболочки размещены жесткие защитные паронепроницаемые экраны 7, причем на, по меньшей мере, одном экране 7 закреплен участок 8 паропровода, выполненный с возможностью подачи под давлением перегретого пара и/или жидкости в объем 6 оболочки.
Участок 8 паропровода имеет отвод 9 для подключения к раздающей магистрали 10 паропровода, расположенной с внешней стороны устройства.
Отвод 9 пропущен сквозь отверстие в защитном паронепроницаемом экране и размещен в канале, выполненном в стенке 4 объемной многослойной оболочки 1
Паронепроницаемые экраны 7 выполнены в виде металлических коробов 11 из металла и являются формообразующим каркасом разъемных частей 2 и 3 составной многослойной оболочки.
Короб 11 защитного паронепроницаемого экрана имеет стенки и днище, причем в углах пересечения стенок короба расположены стыковочные площадки 12.
Края стыковочных площадок 12 имеют отгибы и/или загибы (условно не показаны) для центрирования и/или зацепления стыковочных площадок коробов защитных паронепроницаемых экранов двух разъемных частей 2 и 3 устройства.
Внешний слой оболочки выполнен износостойким из антистатической ткани на основе стекловолокна с широким температурным диапазоном применения.
Предпочтительно, что внешний слой выполнен химически стойким и/или гидрофобным и/или водонепроницаемым и/или паронепроницаемым и/или маслоотталкивающим.
Внутренний слой выполнен из стеклоткани, пропитанной фторопластом.
Теплоизоляционный слой расположен между внутренним и внешним слоем и, предпочтительно, выполнен из вспененного каучука.
Разъемные крепления 5 выполнены в виде заклепок или застежек, предпочтительно, в виде ремней с D-образными кольцами, либо в виде высокотемпературных застежек из ленты Велькро.
В, по крайней мере, двух стенках каждой разъемной части 2 и 3 выполнены полукруглые углубления 13 для пропуска трубопровода 1 или арматуры 15.
С внешней стороны каждого углубления 13 в многослойной оболочке выполнен канал, в котором размещен шнур 14 для обеспечения стягивания краев углублений на трубопроводе 1 или арматуре 15.
Для выпуска пара часть участка 8 паропровода имеет отверстия 16. Кроме того участок 8 паропровода снабжен выводами 17 для выпуска сконденсировавшейся в процессе обогрева жидкости и остатков пара. Концы выводов 17 пропущены в каналы 18, выполненные в оболочке, и снабжены фитингами 19 с дроссельными заслонками (например, дроссельными шайбами).
В нижних стенках 4 разъемных частей 2 и 3, образующих в сборе днище устройства выполнены каналы, в которых для удаления самотеком жидкости (конденсата) скапливающейся внутри объема оболочки зафиксированы отводные патрубки 20, концы которых выведены наружу оболочки.
В объемной многослойной оболочке может быть выполнен, по меньшей мере, один карман (условно не показан), по крайней мере, часть которого выполнена из радиопрозрачного материала. В кармане могут быть размещены датчики температуры, давления, датчик наличия механических примесей в потоке рабочей среды в трубопроводе. Датчики могут быть соединены с блоками радиосвязи, показывающими или регистрирующими блоками. Блок радиосвязи, предпочтительно, представляет собой модуль сотовой или спутниковой связи.
Устройство работает следующим образом. Разъемные части 2 и 3 оболочки соединяют между собой вокруг трубопровода 1 и/или арматуры 15, вводя в зацепление загибы и отгибы стыковочных площадок коробов 11 защитных паронепроницаемых экранов 7 и фиксируя оболочку в собранном положении посредством разъемных креплений 5. Монтируют фитинги 19 на концах выводов 17, открывают дроссельные заслонки фитингов. Далее для исключения потерь пара через углубления 13, выполненных в стенках 4 для пропуска трубопровода и арматуры, стягивают их края с помощью шнуров 14. Подключают участок 8 трубопровода к магистрали 10 паропровода через отвод 9. Производят предварительную продувку магистрали 10 и участка 8 выхлопными газами, после чего подключают к магистрали парогенератор и осуществляют подачу пара через магистраль внутрь оболочки через участок 8 паропровода. Пар через отверстия 16 в участке 8 паропровода поступает внутрь объема 6 ограниченного оболочкой и обогревает расположенные внутри ее части трубопровода 1 и/или арматуры 15, при этом защитные экраны ограждают внутренний слой оболочки от прямого воздействия пара. Излишки пара и сконденсировавшаяся жидкость удаляются через выводы 17. Конденсат, образовавшийся внутри оболочки, выводится самотеком через отводные патрубки 20.
При эксплуатации скважин при отрицательных температурах окружающего воздуха и положительной температуре добываемой или закачиваемой продукции в элементах фонтанной арматуры (например, в задвижках, глухих отводах) имеются застойные зоны, в которых при работе скважин из-за ухудшенного теплообмена могут образовываться лед или газовые гидраты, которые нарушают работу оборудования, перекрывают каналы к измерительным приборам глухими пробками. Из-за отсутствия притока тепла к приборам контроля плохо работают автономные источники электропитания приборов. Во время остановок скважин температура элементов фонтанной арматуры уменьшается до температуры окружающего воздуха и в элементах арматуры образуются ледяные и/или газогидратные отложения, которые необходимо удалить, чтобы запустить скважину в работу. Для этого, согласно техническому решению, обогревают элементы арматуры открытым перегретым паром.
Выбор пара, как теплоносителя, обусловлен тем, что требуется большая энергоемкость источника тепла для возможности быстрого прогрева за малые промежутки времени в условиях воздействия ветра и отрицательных температур.
Если фонтанная арматура теплоизолирована, то приходится снимать тепловую изоляцию для интенсивного нагрева элементов арматуры. При этом при нагреве одного элемента арматуры, например, с помощью электроэлементов успевает остыть другой. Это существенно продлевает процесс пуска скважины или трубопровода в эксплуатацию. Использование же парообогрева позволяет быстро прогреть до необходимой температуры необходимые для пуска элементы трубопровода и/или арматуры, при этом смежные с прогреваемыми элементы не успевают охладиться.