RU222244U1 - Insulating insert for thermally insulated pipe - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при муфтовом соединении теплоизолированных труб. Вставка изолирующая для теплоизолированной трубы состоит из коаксиально расположенных и неразъемно соединенных между собой наружной и внутренней металлических втулок, в пространстве между втулками размещен теплоизолирующий материал. Наружная втулка выполнена с цилиндрической поверхностью и концевыми участками конической формы. Внутренняя втулка выполнена цилиндрической, на концах втулки выполнены фаски, угол наклона которых равен углу концевого участка наружной втулки. Вставка конструктивно выполнена таким образом, что с одной стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки равен внутреннему диаметру внутренней втулки, а с другой стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки равен наружному диаметру внутренней втулки. Цилиндрическая поверхность наружной втулки и соответствующая ей поверхность внутренней втулки могут быть выполнены с гофрами. Обеспечивается увеличение ресурса работы изолирующей вставки при прокачке высокотемпературных сред с температурой более 350°С за счет снижения тепловых потерь. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the oil industry and can be used for coupling connections of thermally insulated pipes. The insulating insert for a heat-insulated pipe consists of coaxially located and permanently connected outer and inner metal bushings; heat-insulating material is placed in the space between the bushings. The outer sleeve is made with a cylindrical surface and end sections of a conical shape. The inner sleeve is made cylindrical; the ends of the sleeve have chamfers, the angle of inclination of which is equal to the angle of the end section of the outer sleeve. The insert is structurally designed in such a way that on one side of the insert the inner diameter of the outer sleeve is equal to the inner diameter of the inner sleeve, and on the other side of the insert the inner diameter of the outer sleeve is equal to the outer diameter of the inner sleeve. The cylindrical surface of the outer sleeve and the corresponding surface of the inner sleeve can be made with corrugations. The service life of the insulating insert is increased when pumping high-temperature media with temperatures above 350°C by reducing heat losses. 1 salary f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при муфтовом соединении теплоизолированных труб, применяемых для нагнетания высокотемпературного теплоносителя в пласт, в частности при добыче высоковязких продуктов термическим методом.The utility model relates to the oil industry and can be used for coupling joints of thermally insulated pipes used to inject high-temperature coolant into the formation, in particular when extracting high-viscosity products by the thermal method.

Известна изолирующая вставка в составе теплоизолированной трубы (патент РФ №121894, F16L 59/00, опубл. 10.11.2012), состоящая из наружной полимерной и внутренней металлической втулок. Наружная полимерная втулка изготовлена цельной из прочного материала и выполнена с чередующимися кольцевыми проточками П-образной формы на наружной и внутренних цилиндрических поверхностях, внутренняя металлическая втулка разделена на две сопряженные части с наружными буртами, имеющими возможность перемещения относительно друг друга в осевом направлении.An insulating insert as part of a thermally insulated pipe is known (RF patent No. 121894, F16L 59/00, publ. November 10, 2012), consisting of an outer polymer and inner metal bushings. The outer polymer bushing is made of a solid material and is made with alternating U-shaped annular grooves on the outer and inner cylindrical surfaces; the inner metal bushing is divided into two mating parts with outer collars that can move relative to each other in the axial direction.

Недостатком данной вставки является невозможность ее использования для прокачки высокотемпературных сред ввиду деформирования конструктивных элементов и изменения свойств полимерной втулки при температурах выше 350°С.The disadvantage of this insert is that it cannot be used for pumping high-temperature media due to deformation of structural elements and changes in the properties of the polymer bushing at temperatures above 350°C.

Известна изолирующая вставка в составе теплоизолированной трубы (патент РФ №2242667, F16L 59/06, опубл. 20.12.2004) принятая за прототип, которая состоит из наружной пластмассовой и внутренней металлической втулок. Наружная пластмассовая втулка состоит из двух элементов, образующих между собой посадку с натягом, а внутренняя металлическая втулка разделена на две части, соединенные между собой упорным резьбовым соединением, выполненным на конце в виде цанги, при этом внутренняя втулка может быть выполнена из нержавеющей стали или может быть покрыта с внутренней и наружной сторон антикоррозийным теплоизолирующим слоем.An insulating insert as part of a thermally insulated pipe is known (RF patent No. 2242667, F16L 59/06, publ. 12/20/2004) adopted as a prototype, which consists of an outer plastic and inner metal bushing. The outer plastic sleeve consists of two elements that form an interference fit with each other, and the inner metal sleeve is divided into two parts, interconnected by a persistent threaded connection made at the end in the form of a collet, while the inner sleeve can be made of stainless steel or can be coated on the inside and outside with an anti-corrosion heat-insulating layer.

Изолирующая вставка не обеспечивает полной компенсации зазоров между трубами и деталями изолирующей вставки по всем контактным поверхностям при периодическом режиме прокачки высокотемпературных сред, что не позволяют использовать теплоизолированные трубы для прокачки высокотемпературных сред в таком режиме. Кроме того, недостатком является сложность изготовления за счет большого количества сложных конструктивных элементов деталей изолирующей вставки, а наличие пластмассовых элементов в конструкции ограничивает температуру эксплуатации изолирующей вставки (не более 350°С) ввиду изменения свойств и деформирования конструктивных элементов.The insulating insert does not provide full compensation of the gaps between the pipes and the parts of the insulating insert along all contact surfaces during periodic pumping of high-temperature media, which does not allow the use of thermally insulated pipes for pumping high-temperature media in this mode. In addition, the disadvantage is the complexity of manufacturing due to the large number of complex structural elements of the insulating insert parts, and the presence of plastic elements in the structure limits the operating temperature of the insulating insert (no more than 350°C) due to changes in the properties and deformation of the structural elements.

Техническая задача заключается в создании конструкции изолирующей вставки, используемой при муфтовом соединении теплоизолированных труб для прокачки высокотемпературных сред с температурами более 350°С, снижении тепловых потерь, защиты от проникновения высокотемпературных сред к внутренней поверхности муфты и подмуфтовому пространству и повышении эксплуатационной надежности изолирующей вставки и теплоизолированных труб.The technical problem is to create a design for an insulating insert used in the coupling connection of thermally insulated pipes for pumping high-temperature media with temperatures above 350°C, reducing heat losses, protecting against the penetration of high-temperature media to the inner surface of the coupling and the space under the coupling, and increasing the operational reliability of the insulating insert and thermally insulated pipes

Технический результат состоит в увеличении ресурса работы изолирующей вставки при прокачке высокотемпературных сред с температурой более 350°С за счет снижения тепловых потерь.The technical result consists in increasing the service life of the insulating insert when pumping high-temperature media with a temperature of more than 350°C by reducing heat losses.

Указанный технический результат достигается за счет того, что вставка изолирующая для теплоизолированной трубы состоит из расположенных коаксиально наружной втулки, выполненной с цилиндрической поверхностью и концевыми участками конической формы, и внутренней цилиндрической металлической втулки. Согласно полезной модели, втулки неразъемно соединены между собой, при этом с одной стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки равен внутреннему диаметру внутренней втулки, а с другой стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки равен наружному диаметру внутренней втулки, на концах внутренней втулки выполнены фаски, угол наклона которых равен углу концевого участка наружной втулки, наружная втулка выполнена металлической, а между втулками размещен теплоизолирующий материал.This technical result is achieved due to the fact that the insulating insert for a heat-insulated pipe consists of a coaxially located outer sleeve made with a cylindrical surface and conical end sections, and an internal cylindrical metal sleeve. According to the utility model, the bushings are permanently connected to each other, while on one side of the insert the internal diameter of the outer bushing is equal to the internal diameter of the inner bushing, and on the other side of the insert the internal diameter of the outer bushing is equal to the outer diameter of the inner bushing, chamfers are made at the ends of the inner bushing, the angle of inclination which is equal to the angle of the end section of the outer sleeve, the outer sleeve is made of metal, and a heat-insulating material is placed between the sleeves.

В частном случае выполнения цилиндрическая поверхность наружной втулки и соответствующая ей поверхность внутренней втулки выполнены с гофрами.In a particular case, the cylindrical surface of the outer sleeve and the corresponding surface of the inner sleeve are made with corrugations.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена изолирующая вставка для теплоизолированной трубы, на фиг. 2 показана изолирующая вставка с гофрами на цилиндрических поверхностях втулок.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows an insulating insert for a thermally insulated pipe; Fig. Figure 2 shows an insulating insert with corrugations on the cylindrical surfaces of the bushings.

Вставка изолирующая для теплоизолированной трубы состоит из коаксиально расположенных и неразъемно соединенных между собой наружной 1 и внутренней 2 металлических втулок, в пространстве между втулками размещен теплоизолирующий материал 3. Вставка конструктивно выполнена таким образом, что с одной стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки 1 равен внутреннему диаметру внутренней втулки 2, а с другой стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки 1 равен наружному диаметру внутренней втулки 2. На концах внутренней втулки 2 выполнены фаски, угол наклона которых равен углу концевого участка наружной втулки.The insulating insert for a heat-insulated pipe consists of coaxially located and permanently connected outer 1 and inner 2 metal bushings; heat-insulating material 3 is placed in the space between the bushings. The insert is structurally designed in such a way that on one side of the insert the inner diameter of the outer bushing 1 is equal to the inner diameter inner sleeve 2, and on the other side of the insert, the internal diameter of the outer sleeve 1 is equal to the outer diameter of the inner sleeve 2. At the ends of the inner sleeve 2 there are chamfers, the angle of inclination of which is equal to the angle of the end section of the outer sleeve.

Наружная и внутренняя втулки выполнены металлическими, например, из нержавеющей стали, с возможностью восстановления начальной формы после снятия осевого сжатия обеих втулок.The outer and inner bushings are made of metal, for example, stainless steel, with the ability to restore the original shape after removing the axial compression of both bushings.

Цилиндрическая поверхность наружной втулки 1 и соответствующая ей поверхность внутренней втулки 2 могут быть выполнены с гофрами 4 для плотного прилегания к соответствующим поверхностям теплоизолированных труб и компенсации допусков и отклонений размеров стыкуемых труб.The cylindrical surface of the outer sleeve 1 and the corresponding surface of the inner sleeve 2 can be made with corrugations 4 for a tight fit to the corresponding surfaces of the insulated pipes and compensation for tolerances and deviations in the dimensions of the joined pipes.

Предлагаемое конструктивное выполнение изолирующей вставки позволяет в качестве теплоизолирующего материала использовать как насыпные материалы, например, пеностекло, так и волокнистые, например, аэрогель, базальтовая вата и др. Это снижает нагрев муфты с наружной стороны, уменьшает тепловые потери и увеличивает ресурс работы изолирующей вставки для теплоизолированных труб благодаря работе при менее температурно-нагруженном режиме.The proposed design of the insulating insert allows the use of both bulk materials, for example, foam glass, and fibrous materials, for example, airgel, basalt wool, etc., as a heat-insulating material. This reduces the heating of the coupling from the outside, reduces heat losses and increases the service life of the insulating insert for thermally insulated pipes due to operation under less temperature-loaded conditions.

За счет осевой подвижности конструкции вставки и достаточной упругости тонкостенного металлического материала втулок при сжатии обеспечивается плотное прилегание контактных поверхностей изолирующей вставки с ответными поверхностями теплоизолированных труб, а применение теплоизолирующего материала с низкими коэффициентами теплопроводности увеличивает ресурс работы изолирующей вставки при прокачке высокотемпературных сред с температурой более 350°С и позволяет прокачивать флюиды с минимальными тепловыми потерями с сохранением свойств элементов изолирующей вставки.Due to the axial mobility of the insert design and the sufficient elasticity of the thin-walled metal material of the bushings during compression, a tight fit of the contact surfaces of the insulating insert with the mating surfaces of heat-insulated pipes is ensured, and the use of heat-insulating material with low thermal conductivity coefficients increases the service life of the insulating insert when pumping high-temperature media with temperatures over 350° C and allows fluids to be pumped with minimal heat losses while maintaining the properties of the insulating insert elements.

В промышленных условиях были проведены испытания изолирующей вставки предлагаемой конструкции. Для сборки муфтового соединения теплоизолированных труб использовали внутренние трубы диаметром 73,02 мм с толщиной стенки 5,51 мм, наружные трубы диаметром 114,3 мм с толщиной стенки 6,88 мм и изолирующую вставку предлагаемой конструкции. Втулки были изготовлены из стойкого к воздействию высоких температур материала, например, нержавеющей стали. В пространстве между втулками был размещен теплоизолирующий материал в один слой толщиной 10 мм теплоизолирующий материал с наименьшем коэффициентом теплопроводности, в частности аэрогель Alison Aerogel Blanket DRT0606-Z.The insulating insert of the proposed design was tested under industrial conditions. To assemble the coupling connection of thermally insulated pipes, internal pipes with a diameter of 73.02 mm with a wall thickness of 5.51 mm, outer pipes with a diameter of 114.3 mm with a wall thickness of 6.88 mm and an insulating insert of the proposed design were used. The bushings were made of high temperature resistant material such as stainless steel. In the space between the bushings, a heat-insulating material was placed in one layer 10 mm thick, a heat-insulating material with the lowest thermal conductivity coefficient, in particular Alison Aerogel Blanket DRT0606-Z.

После сборки труб на испытательном стенде внутрь соединения был установлен электрический нагреватель, который поддерживал температуру внутренней стенки труб на уровне 450±5°С. Перед измерением температуры осуществляли выдержку при этой температуре в течение более двух часов. Измерение температуры поверхности муфты осуществляли ручным тепловизором Hikmicro G60 и с помощью преобразователя термоэлектрического ДТПК011-0,3/10 (термопары). Температура наружной поверхности муфты при испытании вставки составила 116,2°С по термограмме и 108,2°С по показаниям с термопары, при этом температура внутри трубы составила 450°С. Результаты измерений температур вставки показали возможность ее применения при температурах эксплуатации выше 350°С.After assembling the pipes on the test bench, an electric heater was installed inside the joint, which maintained the temperature of the inner wall of the pipes at 450 ± 5 ° C. Before measuring the temperature, the temperature was kept at this temperature for more than two hours. The temperature of the coupling surface was measured using a Hikmicro G60 hand-held thermal imager and using a thermoelectric converter DTPK011-0.3/10 (thermocouple). The temperature of the outer surface of the coupling when testing the insert was 116.2°C according to the thermogram and 108.2°C according to the readings from the thermocouple, while the temperature inside the pipe was 450°C. The results of temperature measurements of the insert showed the possibility of its use at operating temperatures above 350°C.

После проведения эксперимента и разборки соединения теплоизолированных труб на изолирующей вставке не обнаружено повреждений, дефектов и деформации, вставка выдержала температуру прокачиваемой среды более 350°С.After carrying out the experiment and disassembling the connection of thermally insulated pipes, no damage, defects or deformation were found on the insulating insert; the insert withstood a temperature of the pumped medium of more than 350°C.

Применение изолирующей вставки предлагаемой конструкции увеличивает ресурс работы и эксплуатационную надежность вставки при прокачке высокотемпературных сред с температурой более 350°С, обеспечивает плотное прилегание контактных поверхностей изолирующей вставки к соответствующим поверхностям теплоизолированных труб и позволяет прокачивать флюиды с сохранением свойств вставки и минимальными теплопотерями в процессе нагнетания теплоносителя в пласт.The use of an insulating insert of the proposed design increases the service life and operational reliability of the insert when pumping high-temperature media with temperatures above 350°C, ensures a tight fit of the contact surfaces of the insulating insert to the corresponding surfaces of thermally insulated pipes and allows pumping fluids while maintaining the properties of the insert and minimal heat loss during the coolant injection process into the layer

Claims (2)

1. Вставка изолирующая для теплоизолированной трубы, состоящая из расположенных коаксиально наружной втулки, выполненной с цилиндрической поверхностью и концевыми участками конической формы, и внутренней металлической втулки цилиндрической формы, отличающаяся тем, что втулки неразъемно соединены между собой, при этом с одной стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки равен внутреннему диаметру внутренней втулки, а с другой стороны вставки внутренний диаметр наружной втулки равен наружному диаметру внутренней втулки, на концах внутренней втулки выполнены фаски, угол наклона которых равен углу концевого участка наружной втулки, наружная втулка выполнена металлической, между втулками размещен теплоизолирующий материал.1. An insulating insert for a thermally insulated pipe, consisting of a coaxially located outer bushing made with a cylindrical surface and conical end sections, and an internal cylindrical metal bushing, characterized in that the bushings are permanently connected to each other, while on one side of the insert there is an internal diameter of the outer sleeve is equal to the inner diameter of the inner sleeve, and on the other side of the insert, the internal diameter of the outer sleeve is equal to the outer diameter of the inner sleeve, at the ends of the inner sleeve there are chamfers, the angle of inclination of which is equal to the angle of the end section of the outer sleeve, the outer sleeve is made of metal, a heat-insulating material is placed between the sleeves . 2. Вставка изолирующая по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрическая поверхность наружной втулки и соответствующая ей поверхность внутренней втулки выполнены с гофрами.2. The insulating insert according to claim 1, characterized in that the cylindrical surface of the outer sleeve and the corresponding surface of the inner sleeve are made with corrugations.

Images