保溫蒸汽注入管線的插入管件的製作方法

2024-01-18 03:20:15

專利名稱:保溫蒸汽注入管線的插入管件的製作方法
本發明涉及保溫的蒸汽輸送管線，例如向地下含油結構注入蒸汽以提高原油回採率的管線，這類管線由一長串能保溫的雙
管段連接而成;本發明尤其是涉及一種管線裝置，在其一個或多個管段接頭處裝有園柱形的插入管件，以減少接頭處的熱能損失。
將高溫高壓蒸汽注入地下含油結構已成為提高原油回採率的一種重要的採油方法。典型的做法是將保溫的雙
管段用帶螺紋的套管或管接頭將其連接起來成為管串，每一雙
管段包括套裝起來的同心的內管和外管，雨管之間有一環形空間，該環形空間在管段的兩端是閉合的，空間內充填保溫材料。注汽管串要有適當的保溫措施以保證在其底部蒸汽質量最佳。
每一管段的兩端用密封環或套筒與內外管封焊起來以此來密封環形空間，或者也可以將內管的兩端擴口使與外管接觸，然後在端部將兩管封焊起來。每根管段的外管端部外表面車有螺紋，用一個帶有內螺紋的管接頭將兩根對口的管段連接起來。由於內外管的端部是封焊在一起的，有可觀的熱量會通過焊縫或其他連結內外管的裝置傳遞到管接頭而散失掉。
本發明的一個目的是採用一種裝置來減少管接頭附近的散熱損失。
本發明的另一目的是採用這樣一種裝置使蒸汽冷凝水積存在管接頭附近並處於不流動的狀態，從而起到一種隔熱介質的作用。
本發明還有一個目的是要提供一種結構上堅實而在使用中又可靠的裝置。
本發明所提出的實質性各項特徵將在後附的並作為本說明書一個組成部分的「專利權利要求
範圍」中具體列出。為了理解此項發明及它在工作中的優點和使用中所能達到的具體目標，需要參閱後附的圖紙以及描述本發明最佳實施方案的說明材料。
作為本說明書組成部分的附圖，其中所註明的號碼在所有圖紙中指的都是同一個或其相當的零部件，這些附圖包括圖1為注汽管串某一局部的垂直剖面圖，在圖中示有按照本發明的最佳實施方案所裝設的隔熱插入管件;
圖2為圖1中2-2線所切的斷面;
圖2A為圖2右半邊的局部放大圖;
圖3為按照本發明第二種實施方案裝設的插入管件的半剖面圖;
圖4為類似圖3的本發明另一實施方案的剖面圖;以及圖5為類似圖3的本發明又一種實施方案的剖面圖。
圖1示出了注汽管串的一個局部，此種管串是由多根伸長的管段10以管口對管口的方式最好由管接頭11將其連接而成，圖中僅示出了一個接頭。每根管段10是由同心套裝的內管12和外管13組成的雙層管。兩層管子之間在徑向互不接觸以形成一個環形的空間14。
每根內管12有一個圓筒形的主管體40，其內徑可視為注汽管串內無阻礙流通截面的大小。此內徑在圖1中的編號為42。每根內管12的主管體40兩端的端部41和45做成徑向擴張的擴口直至其觸及外管13的管口，因此在管段端部有比正常流通截面更大一些的空間。內管和外管在端部由環焊縫15將其封閉並結合在一起，因此可以將內外管之間的環形空間14抽成真空並/或充填保溫材料以減少蒸汽流經內管時的熱量損失。
圖1中的箭頭43表示蒸汽在管內朝下的流動方向。每個管接頭11將上、下兩根對口管段10的外管13用螺絲連接起來並保持兩管的中線對直。但本發明的適用範圍也包括以其他方式連接的管子。通常在兩根對接的管段10的端部之間留有空隙16。
如果接頭處沒有適當的保溫措施，相當可觀的熱量將從管接頭11及其附近的管子表面散失掉。為了提供所需的保溫措施，在注汽管串內部部每個管接頭11處裝設一個園柱形的管件20，該管件一般裝在兩根對接內管12的內孔42及其各自的端部41和45之間，並遮蔽該兩根對接內管端部41和45內壁的一部分。該圓柱形隔熱管件一般位於流動通道之外，如圖1和圖2所示，以使管內流體的流動不受隔熱管件20的阻礙。
插入管件20有一個圓柱形的內殼22，其內徑在圖中以44表示，並與內管的主管體40的內徑42大致相當，這樣管內流體的流動一般就不致受阻。管件20還有一個外殼同心地套裝在內殼22之外，兩者之間有一個環形空間25可供充填保溫材料。外殼23的兩端可以用密封的方式(例如封焊)同內殼連結起來，這樣環形空間25就可抽成真空形成隔熱層。在環形空間25內用反射箔26和玻璃絲線29纏繞在內內殼22的外表面上以起隔熱的作用。其他可用的保溫材料包括(但不限於)氧化鋁一氧化矽、矽酸鈣、玻璃、礦質和高岺土纖維狀保溫材料;粉狀的保溫材料諸如硅藻土、珍珠巖、
石以及氧化矽溶膠santocel＊;泡沫狀的保溫材料如矽、硼酸鹽等以及其他多層型的保溫材料。環形空間還可抽成真空後再注入低導熱性的氣體。例如氬氣，以提高插入管件的隔熱性能。所使用的保溫材料宜具有高的抗壓強度，插入管件的內外殼22和23則最好採用薄壁結構以減少導熱損失。此外，在外殼23的內壁最好具有沿周向和軸向分布、穿過環形空間25並抵住內殼22的凸筋27和28，以使內外殼22和23互相分開並保持環形空間25為所要求的最小寬度。這些凸筋27和28也可從內殼的外壁向外伸出，這種結構對組裝插入管件更方便些。但也可以使用玻璃絲線29或其他合合適的、具有較高抗壓強度的材料來代替凸筋27和28。環形空間25可留有通道，以使空間內充滿蒸汽，蒸汽凝結成水可以起隔熱作用，並可使在運行時由於蒸汽壓力引起的應力以及由於溫差造成膨脹引起的應力顯著地降低。
最好在外殼23周圍採取措施如凸筋或如圖1中所示的那種套環30來加固插入管件20，並可減少在空隙16水中出現導熱環流，套環30伸入插入管件和管接頭之間的間隙16。這一加固套環30最好沿周向有一些(例如48個)小孔32，這些小孔的軸線與管段10的軸線基本平行。小孔的作用是在插入管件與下面管段的啦叭口之間配合不嚴而有漏洩時，可將洩漏液引離管接頭的內壁，經小孔流走還可以減少套環30傳導的散熱量。
在插入管件20和管接頭11之間的空隙16內所積存的死水可以起隔熱的作用。由於插入管件20的裝設位置接近注氣管串內的流體通道，要消除或儘量減小流體通過插入管件20和管接頭11之間的空隙流向插入管件的下端再進入下面的管段。為了防止任何進入空隙16的蒸汽向下流經插入管件的下端而回流入下面管段的通道中，以使空隙內可存放死水而起到隔熱作用，插入管件的下端24是做成錐形的，其斜面的周界與下面管段10的上端41內側的喇叭一口緊密接觸以形成一個密封的配合，如圖1所示。插入管件下端的固定可以用靜配合的方式並/或用熔焊或銅焊沿整個圓周與內管12相結合。但插入管件20也可做成便於拆卸的，例如在圖3中所示，其下端24與內管12之間採用螺紋33結合的方式。圖4所示為另外一種方案，該方案中加固套環有一個穿過空隙16的徑向伸出部分34與管接頭用螺紋38相結合。
曾經測定過，當兩根對接的長約30～40英尺的管段的端部41和45其中被遮蔽的長度小於0.2英尺，尤其是當小於0.1英尺時，通過管接頭散失的熱量將顯著增加。因此裝設本發明的插入管件20的理想方式是它遮蔽對接的管段10的喇叭口的長度至少應有0.2英尺，最好遮蔽0.2英尺。插入管件20在管串內的位置最好是它的上端47比管接頭11的上端稍低一些，這樣管接頭11在軸向超出插入管件上端47的突出部分可以防止上面的管段10在同下面的管段進行對接時不慎撞擊管件20而將其損失，或使插入管件下端與下管的端部41的配合受到不利的影響。
管端41和45可以是內管的延伸段，也可以是另外製成而焊到內管上去的一般稱之為「延伸」的喇叭管。如果內管的端部41和45形狀不同，則難以將插入管件同時連結41和45，其結果可能會是它與下管端部41的配合不合適而引起上面提到的蒸汽漏洩現象。圖中的35是根據本發明的一個內容，在插入管件與上管端部45之間留有約為 1/16 英寸的間隙，其作用是一方面要避免插入管件的上端與上管端部45相接觸而使插入管件的下端與下管端部41的緊密配合受到不利的影響，另一方面此間隙可以允許蒸汽通過而進入空隙16，但由於插入管件的下端與下面管段10的上端41之間是密封的配合，蒸汽就在空隙16內凝成死水而不會流動。
如果環形空間25處的隔熱作用主要依靠一層反射箔和0.020英寸的空氣間隙，則在注汽時該插入管件將會承受很高的應力。產生應力的主要原因是蒸汽的高壓力和兩層壁面之間由於相對膨脹而引起的熱應力。這可在環形空間的兩端設置兩圈0.015英寸高的環形凸筋27和28，並可在兩圈凸筋之間纏上1.5英寸長的一層玻璃絲線，使在上述應力作用下環形空間25得以保持。在插入管件外殼的周圍可以焊上一個 3/4 英寸的套環以構成加固環30，從而進一步增強插入管件的雙層結構。
雖然採用在環形空間25內增加保溫材料的雙層結構插入管件是理想的，但在某些條件下所增加的隔熱效益或許還不足以使採用雙層結構成最有利的選擇，則可以採用圖5中所示的單層的插入管件53。該插入管件53由一個能遮蔽兩根內管端部41和45的短管50、一個與41相結合的端件54和一個套環30組成。如同雙層插入管件的情況一樣，管件50的上端與內管端部45之間應留有間隙。
本發明所提供的插入管件可以用來減少接頭區的散熱損失和熱衝擊，而同時又保持一個平滑的流體通道。
本發明的某些特點可以在未使用本發明的另外一些特點的條件下仍能充分發揮它的優點。雖然對本發明的實施方案作了詳細的敘述以說明本發明原理的具體應用，但也應該理解本發明可以在不違背這些原理的條件下採用其他的實施方案。
權利要求
1.此裝置用於輸送蒸汽，它是由不少於兩根管段組成的串接管線，所述管段在它們管口與管口之間有一空隙並在同一軸線上對口連接，每根上述管段包括一外管和一內管，上述內管同心地裝在上述外管之內並與外管保持間距，從而在上述內管和外管之間形成一個環形空間；上述內管的園柱形管體的兩端管口向上述外管擴張並與外管相連結，此環形空間內可以設置保溫裝置；在上述內管園柱形管體內形成一輸送蒸汽的園柱形通道，本裝置還有一園柱形插入管件，它裝在上述兩對接的內管內部並遮住上述兩對接內管的端部，此插入管件與上述兩個內管端中的任一個相連結，而與另一個內管端不相連結並在它們之間形成一徑向間隙使得流入間隙的蒸汽冷凝成水，同時利用間隙內的冷凝水起到隔熱介質的作用。
2.權利要求
1所述裝置中的插入管體是由一個圓筒形內件和一個圓筒形外件所組成，上述圓筒形外件包在上述圓筒形內件的外面，兩者之間有間距從而形成一個環形空間，上述內件和外件的端部是連在一起的。
3.權利要求
2所述裝置中的插入管件從上述兩個管端中的一個沿軸向延伸到另一端，上述連接兩根管段的管接頭則從上述兩個管端中的一個沿軸向延伸到超過上述插入管件另一端之處。
4.權利要求
2所述裝置還包括設置於上述環形空間中的隔熱裝置。
5.權利要求
1所述裝置中將上述插入管件上一個錐形端部表面與上述管端中所述及的一個相配合表面相互接觸的連結方法。
6.權利要求
1所述裝置還包括一個從上述插入管件伸展到上述空隙內的加固裝置。
7.權利要求
6所述裝置中的加固裝置由一個箍在上述插入管件外周的套環構成，上述加固裝置還包括在上述套環上鑽有至少一個與內管蒸汽通道基本平行的鑽孔。
8.權利要求
2所述裝置還包括多圈分布在上述內件及外件之一的環形凸筋，上述凸筋穿過上述環形空間伸向上述內件及外件的一個。
9.權利要求
2所述裝置中的插入管件對上述兩個管端中的每一個管端沿長度方向的遮蔽度至少為0.1英尺。
10.權利要求
1所述裝置中的插入管件對上述兩個管端中的每一個管端沿長度方向的遮蔽度至少為0.1英尺。
11.權利要求
1所述裝置中的插入管件對上述兩個管端中的每一個管端沿長度方向的遮蔽度至少為0.2英尺。
12.用於輸送蒸汽的裝置，該裝置是一條由不少於兩根管段組成的串接管線，所述管段管口與管口之間有一空隙並在同一軸線上對口連接的裝置，每根上述管段包括一根外管和一根內管，上述內管同心地裝在上述外管之內並與外管保持間距，從而在上述內管和外管之間形成一個環形空間;上述內管的圓柱形管體的兩端向上述外管擴張並與上述外管相連結，環形空間內可以設置保溫裝置;上述內管的圓柱形管體內部形成一個輸送蒸汽的圓柱形通道，一個圓柱形的插入管件裝在上述兩根對接管段內部並遮蔽上述兩根管段的端部;將上述插入管件與上述管端中至少一個管端相連結的裝置;上述插入管件由一個圓柱形內件和一個圓柱形外件組成，上述圓柱形外件包在上述圓柱形內件的外面，兩者之間有間距從而形成一個環形空間，上述內件和外件的端部是連在一起的無徑向間隙。
13.權利要求
12所述裝置中的插入管件從上述兩個管端中的一個沿軸向延伸到另一端，上述連接兩根管段的管接頭則從上述兩個管端中的一個沿軸向延伸到超過上述插入管件另一端之處。
14.權利要求
12所述裝置還包括設置於上述形空間中的保溫裝置。
15.權利要求
12所述裝置中將上述插入管件上一個錐形端部表面與上述管端中的一個相配合表面相互接觸的連結方法。
16.權利要求
12所述的裝置還包括一個箍在插入管件外周並伸入上述空隙內的套環加固措施，上述套環包括在其上至少有一個與內管中蒸汽通道基本平行的對穿鑽孔。
17.權利要求
12所述裝置還包括多根凸筋分布在上述內件及外件之一的圓周上，上述凸筋穿過上述環形空間伸及上述內件及外件中的另外一個。
18.權利要求
12所述裝置中的插入管件對上述兩個管端中的每一個管端沿長度方向的遮蔽度至少為0.1英尺。
19.權利要求
12所述裝置中的插入管件對上述兩個管端中的每一個管端沿長度方向的遮蔽度至少為0.2英尺。
20.權利要求
12所述裝置還包括一個從上述插入管件伸入上述空隙內的加固裝置。
21.權利要求
1所述裝置還包括從上述插入管件伸入上述空隙的裝置，目的在於減少上述空隙內積存水所出現的環流。
22.權利要求
12所述裝置還包括從上述插入管件伸入上述空隙的裝置，目的在於減少上述空隙內積存水所出現的環流。
專利摘要
一種用於保溫的蒸汽注入管線，在其兩根雙層管段的接頭區進行隔熱的插入管件。該插入管件裝於對接的管段內，並從內部遮蔽該兩根管段的端部。該插入管件是一個雙層裝置，管壁之間有間距但在端部又是連起在一起，在雙層壁間形成的環形空間內可以放入保溫材料。同時，該插入管件與兩個管端中的一個相結合，但與另一個保持間隙，用以防止蒸汽洩漏但又允許蒸汽進入插入管件與管接頭之間的空隙，並在該處冷凝成水以構成一種隔熱的介質。
文檔編號F16L59/00GK85106192SQ85106192
公開日1987年3月4日 申請日期1985年8月17日
發明者克特·E·克尼德爾, 明魯 申請人:巴布科克和威爾科斯公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan