Способ теплоизолирования внутрискважинных труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1716101 ц 5 Е 21 В 36/ ИЕ ИЗОБРЕТЕ О СВ ИДЕТ ЕЛ Ь СТВУ АВТОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем, материализации АН СССР, Отделениенефтехимии Института физико-органическойхимии и углехимии АН УССР и Волгоградскийгосударственный научно-исследовательскийи проектный институт нефтяной промышленности(54) СПОСОБ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАНИЯВНУТРИСКВАЖИННЫХ ТРУБ(57) Изобретение относится к области сооружения теплоизолированных трубопроводов Изобретение относится к области сооружения теплоизолированных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности преимущественно для теплоизолирования внутрискважинных труб в трассовых.условиях, когда к теплоизоляции труб представляют требования повышенной механической прочности и химической стойкости,Известен способ теплоизолирования внутрискважинных труб в условиях трассы, и ри котором кол ьцевое пространство между в нефтяной, газовой и химической промышленности. Цель изобретения - расширение диапазона температурного использования и повышение надежности работы за счет перераспределения воспринимаемых внешних нагрузок. Способ теплоизолирования внутрискважинных труб включает нанесение на металлическую трубу изоляции в виде воздушно-базальтоволокнистой композиции, нанесение на нее гидроизоляционного слоя в виде ленты из термоусадочного материала, уложенной по спирали с перекрытием витков и уплотнение слоя гидроизоляции путем нагрева трубы с нанесенными на нее слоями в течение 1-5 мин при 120 - 150 С, В процессе нагрева произойдет прочное соединение ленты из термоусадочного материала с теплоизоляционным слоем из воздушно-базальтоволокнистой композиции, сжатие последней и перераспределение усилий сжатия по всему объему воздушно-базальтоволокнистой композиции, 2 табл. стенками двух рядов концентрично расположенных труб заполняют сыпучим тепло- изоляционным материалом (аэрогелем), обладающим низкой теплопроводностью. Изготовленные таким способом теплоизолированные трубы состоят из наружной насосно-компрессорной трубы с перевод- никами и внутренней трубы меньшего диаметра. Трубы собирают в колонну с помощью муфт, при этом создают предварительные растягивающие напряжения в теле внутренней трубы, Ввод порошка аэрогеля55 в кольцевой зазор между трубами осуществляется под вакуумом. Для защиты теплоизоляционного слоя от попадания влагичерез резьбовые соединения труб наносятгерметик компаунд. 5Недостатком такого способа теплоизолирования труб является необходимостьприменения второго ряда труб, что увеличивает металлоемкость и удорожает конструкцию теплоизолированных труб, Кроме того, 10для гидроизоляции теплоизоляционногослоя необходимо применение герметиков,что усложняет процесс теплоизолированиятруб, предназначенных для спуска в сква-.жину, При этом под воздействием ударов 15при транспортировании и спуске труб происходит нарушение герметичности гидрозащитного покрытия, что снижает надежностьзащиты теплоизоляционного слоя от влаги, 20ухудшая тем самым теплозащитные свойства теплоизоляции,Наиболее близким по технической сущности и положительному эффекту к предлагаемому является способ теплоизолирования 25внутрискважинных труб, при котором в качестве материала теплоизоляции примененмягкий пенополиуретан с закрытыми ячейками, а наружной оболочкой служит гибкаялента из синтетического материала. Лента 30наматывается поверх теплоизолирующегослоя по спирали с перекрытием витков.Недостатком этогс способа являетсянизкий температурный диапазон применения вследствие разности коэффициентов 35линейного расширения металлической трубы и пенополиуретана, что при нагреве приводит к образованию сквозных щелей,повышающих теплопотери.При нагреве внутреннего слоя образуется большой градиент температур по толщинематериала, что приводит к возникновениюнапряжения в пенополиуретане и его быстрому разрушению.Кроме того, при транспортировке и спуске труб в скважину под воздействием ударовпроисходит резкое повышение давления вотдельных закрытых ячейках, что приводит ких разрушению и образованию сквозныхтрещин, являющихся теплопроводящими 50мостиками,Цель изобретения - , расширение диапазона температурного использования и повышение надежности работы при сохранении теплозащитных свойСтв изоляции во времени. Поставленная цель достигается тем, что на наружную поверхность трубы наносится материал из воздушно-базальтоволокнистой композиции, в качестве защитного слоя используют гибкую ленту из термоусадочного материала, а уплотнение осуществляют путем ее нагрева в течение 1 - 5 мин при 120 - 150 С,При этом стыки смежных заизолированных труб после их свинчивания покрывают последовательно слоями теплоизоляции и полимерной термоусадочной лентой с последующей термообработкой слоев в местах стыка труб в процессе спуска их в скважину. Слои ленты наносят спирально с перекрытием,Предлагаемый способ заключается в выполнении последовательно следующих операций.На наружную поверхность труб наносят слой воздушно-базальтоволокнистого теплоизоляционного материала толщиной 10- 15 мм, Затем поверх теплоизоляционного слоя наносят двухслойную напрягаемую термоусадочную ленту ДТЛ(ТУ 51.03 - 87).Трубу с нанесенным на нее теплоизоляционным и защитным слоями помещаютв термостат, в который подают сухой воздух, нагретый до 120-150 С, После выдержки в термостате 1 - 5 мин трубу извлекают из термоетата и направляют на остывание. После этого труба готова к спуску в скважину,При нанесении теплоизоляции на трубу на нижнем и верхнем ее концах оставляют незаизолированные участки длиной 100;150 мм под элеватор и ключ (для спускоподъемных операций).Во время спуска труб в скважину, после свинчивания очередной трубы, оставшиеся незаизолированные участки покрывают последовательно слоем теплоизоляции и слоем термоусадочной ленты и затем выполняют местную термообработу этого участка.На нижнем и верхнем концах заизолированной составной трубы (у устья скважины и у забоя) для предотвращения контактирования двухслойной термоусадочной ленты со стенками трубы устанавливают герметизаторы из жесткого теплоизолирующего материала,В табл, 1 приведены примеры выполнения предлагаемого способа при различных временных и температурных режимах (предельных, запредельных и межпредельных значениях).В табл, 2 приведены показатели термической усадки и теплопроводности заизолированных труб в зависимости от режима их термообработки.Из табл. 2 видно, что оптимальными условиями выполнения способа теплоизолирования внутрискважинных труб являются условия по примерам 1, 2, 3, 6, и 7, т.е, нагрев заизолированной трубы в интервале1716101 40Таблица 1 температур 120 - 150 С в течение 1-5 минобеспечивает создание воздушно-базальтоволокнистой композиции оптимальнОйплотности 60-80 кг, при которой теплопро-,5водность составляет 0,04 Вт/(м К).При температуре нагрева ниже 120 С,прилегание пленки к изоляции не плотноеврезультате недостаточной термическойусадки, вследствие чего влага будет проникать в теплоизоляционный слой, повышаяего теплопроводность.При температуре нагрева выше 150 С врезультате чрезмерного уплотнения воздушно-базальтоволокнистого слоя влага 15проникать в теплоизоляционный слой небудет, однако плотность слоя превысит оптимальную, что приводит к повышениютеплопроводности и увеличенному расходу материала, 20То же самое можно сказать о временном интервале, При нагреве заизолированной трубы менее 1 мин усадка оболочкитрубы незначительна и не,обеспечивает герметичной защиты теплоизоляции с по, мощью термоусадочной пленки, А принагреве более 5 мин произойдет не толькопрочное соединение пленки с теплоизОляцией, но и ухудшение теплоизоляционныххарактеристик. 30Такой способ теплоиэолирования трубыпозволяет расширить диапазон температурного использования и повысить надежность работы, так как внешние нагрузкибудут перераспределяться по всему объему 35воздушно-баэал ьтоволокнистой композиции и местные нагрузки на теплоизоляционный слой уменьшаются,Предлагаемый способ теплоизолирования труб может быть применен в нагревательных скважинах при закачке в нефтяной пласт горячей воды с температурой на устье 100-150 С (например, на Жирновском нефтяном месторождении Волгоградской обл месторождении Уэень в Казахской ССР), а также при добыче вязкой нефти иэ глубоких скважин (например, на нефтяных месторож- . дениях Астраханской обл.). Изобретение находится на стадии разработки технического, проекта.Использование изобретения позволит повысить нефтеотдачу пластов, а экономический эффект от применения предлагаемого способа теплоизолирования труб составляет примерно 170 тыс, руб. в год. Ф о р мул а и зоб рете н ия Способ теплоизолирования внутрискважинных труб, -включающий нанесение на металлическую трубу слоя изоляции, образование гидрозащитного слоя уложенной на. слой изоляции по спирали с перекрытием витков гибкой ленты и уплотнение слоя изоляции, отл ича ю щи йся тем, что, с целью расширения диапазона температурного использования и повышения надежности работы за счет перераспределения восп. ринимаемых внешних нагрузок, в качестве материала изоляции используют воздушно. базальтоволокнистую композицию,а для образования гидрозащитного слоя используют ленту из термоусадочного материала, причем уплотнение слоя изоляции осуществляют путем нагрева ленты из термоусадочного материала в течение 1-5 мин при 120-150 С.1716101 Таблица 2 оставитель В.Божкохред М.Моргентал Редактор З.Х орректор О. Кундри о оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 593 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5