[发明专利]石油开采用柔性石墨热应力补偿器

说明书

本发明公开了一种石油开采用柔性石墨热应力补偿器，包括管道法兰，两个管道法兰之间连接有柔性石墨密封套，柔性石墨密封套的外侧表面设有多个金属燕尾键，金属燕尾键上均套接有内金属条，内金属条的外侧表面上设有燕尾块，燕尾块上滑动套接有外金属条，内金属条上设有第一侧燕尾块，外金属条上设有第二侧燕尾块。本发明中利用柔性石墨密封套的弹性，因此能适应管道内轴向及径向的变形，柔性石墨密封套、内金属条和外金属条之间均通过燕尾结构滑动连接，不仅能对柔性石墨密封套起到支撑作用，而且当管道变形时，内金属条和外金属条能做出相应的滑动，所以本发明中补偿器均能够吸收管道轴向及径向的变形。

技术领域

本发明涉及热应力补偿器技术领域，具体为一种石油开采用柔性石墨热应力补偿器。

背景技术

在石油开采中，稠油热注热采工作井口处最明显的特征就是温差大。具体来说，从-27℃到300℃都是有可能的，这种极大温差的环境下，显而易见的是环境条件极为恶劣，且压力高，在井口处就不可避免的会发生各种井口顶端部分水泥与套管的不理想连接。这一不理想状态的存在，就会对实际的工程施工留下安全隐患。例如套管会在强热作用下发生受热膨胀，且在相应的热应力下被拉伸变形。套管的这一系列变化就会导致套管内油气的泄漏、井下窜层和套管固井受损等不良状况的发生。如果没有及时有效的控制好，甚至还会继续导致采油树的上涨，稠油阀门与集油管线在连接处的焊口接缝处断掉，这就很大程度上的影响到了稠油热注热采生产效率和安全，严重时还会发生更加恶劣的重大安全事故。

为了减少管道的热应力，一般在管道之间安设补偿器，或者利用管道本身的弯曲以自动补偿。在管道的配置中，应优先考虑利用管道弯曲的自然补偿作用，这种利用管道自身长度变化的自行补偿是最好的办法，当自然补偿不能满足要求时，可设置补偿器。具体有：

1、填料补偿器：填料式补偿器又称套管式补偿器，它可以分为铸铁和钢制两种。填料补偿器的工作原理是当管道热胀冷缩时，大小套筒作相对移动以吸收其膨胀长度。填料与套筒之间因为摩擦产生反推力，其大小与管道内压力成正比，而与管道的变形量无关。安装时，填料式补偿器的大小套简两端各有一个支点，一个固定，一个滑动。这种补偿器的优点是占地面积小，安装简单，流体阻力小，壁厚耐腐蚀，有较大的补偿能力。其缺点是造价较高，制作较为困难，容易漏水、漏气，它适用于温差大、内压力低以及介质不易泄漏的管道，常压煤气管道中常采用。

2、管道的自动补偿：它是利用管道敷设上的自然弯曲来吸收管道的热伸长变形，常见的有L形或Z形。L形与Z形补偿器(又称自然补偿器)可以利用管道中的弯头构成，且便于安装。在管道施工中，应充分利用这两种补偿器做热膨胀的补偿，然后再考虑采用其它种类的补偿器。自动补偿的优点是可以节省补偿器，缺点是管道变形时产生横向位移。

3、鼓形金属补偿器：鼓型补偿器安装简单，流体阻力小，但补偿能力小，强度较弱，一般用于直径大，低压而又怕泄漏的介质，在高炉煤气输送中常用。鼓型补偿器优点是制作较容易，投资较省；缺点是抗腐蚀性不好。

4、网垫式补偿器，它通过多个网垫拼接安装在工作位置，来实现对径向和轴向上的变形补偿，但在实际工作时，因为其结构的特殊性，加工精度高，生产难度大，制造成本高，同时因为网垫生产质量无法有效保证完全复合设计图中的设计要求，造成补偿器整体结构的不稳定，造成补偿器使用失效。为此我们提出一种石油开采用柔性石墨热应力补偿器用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油开采用柔性石墨热应力补偿器，以解决上述背景技术中提出的问题。