JPS6143599B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、例えば石油の採掘効率を高めるため
に蒸気を地中含油層内へ注入するためなどに使用
される断熱処理を施された蒸気搬送管に関する。
この種の管は、複数個の断熱二重管分節を次々に
連連結して１本の長尺管としたものである。本発
明は、特に、各管分節間の継手部における蒸気の
熱損失を少くするためにそれらの継手部の１つま
たはそれ以上に円筒状挿入体を装着して成る蒸気
搬送管組立体に関する。

高圧高温の蒸気を含油層内へ注入する操作は、
石油採掘効率を高める重要な方法となつている。
そのために使用される従来の管組立体の構造を、
本発明の管組立体の実施例を図示した第１図およ
びそれに使用された参照番号を利用して以下に説
明する。従来のこの種の管組立体は、通常、複数
の断熱二重管分節１０をねじ付スリーブ連連結部
材１１により連結することによつて構成される。
各二重管分節１０は、環状空間１４を介して互い
に半径方向に分離された同心の内管１２と外管１
３とから成つており、環状空間１４は、管分節１
０の両端において密封され、真空または断熱材に
より断熱処理されている。管分節１０を連結した
連結長尺管（以下「連結管」と称する）の下端に
おいても最大限の蒸気品質を維持するためには連
連連結管に十分な断熱処理が施されていなければ
ならない。

各管分節１０の内管１２と外管１３の間の環状
空間１４は、通常、管分節１０の両端において内
外管に溶接された密封リングまたはプツシユ（図
示せず）によつて、あるいは内管１２の両端を外
方へ拡開させて外管１３に当接させ外管に溶接１
５することによつて密封されている。各隣接する
対の管分節１０の外管と外管の端部がスリーブ状
連結部材１１内に挿入され、該連結部材に螺合結
合によつて連結されている。管分節と管分節とは
熱膨脹を吸収するためにそのような連結部材１１
の領域内で互いに軸方向に間隔を置いて連結され
ているので、両管分節の間の間〓１６を通して相
当量の熱が失われる。しかるに、従来技術では、
管分節間の間〓１６を通しての熱損失を防止する
ための断熱処理は何ら施されていなかつた。

発明の概要 本発明の目的は、連連結部材領域における熱損
失を減少するために蒸気の凝縮によつて生じる滞
留水を断熱媒体として連連結部材領域内に保持す
るようにした断熱手段を有する蒸気搬送管組立体
を提供することである。

本発明の他の目的は、構造的に頑丈で、使用上
の信頼性が高い上記型式の断熱手段を備えた蒸気
搬送管組立体を提供することである。

実施例の説明 第１図を参照すると、好ましくは連結部材１１
によつて互いに突合わせ関係に連結された複数の
細長い管分節１０から成る蒸気注入用連結管即ち
蒸気搬送管組立体が示されている。各管分節１０
は、同心の内管１２と外管１３の二重管ユニツト
から成つている。管１２と１３とは互いに半径方
向に離隔されており、両者の間に環状空間１４が
画定されている。

各内管１２は、円筒形の孔流路を画定する円筒
形中央本体４０を有する。この孔流路は、第１図
に符号４２で示される直径を有し、蒸気注入用連
連結管の全長を通して自由な（障害物のない）流
体流路を画定する。この円筒形孔流路は、その直
径を表わす符号４２にアンダーラインを付した４
２で表わすこととする。本体４０の両端に接した
端部分４１，４５は、それぞれ対応する外管１３
の内側面に向つて半径方向外方に拡開し、それに
よつて上記円筒形孔流路４２を囲繞する追加の空
間区域を画定する。内管１２と外管１３とは、そ
れらの両端において周溶接１５によつて互いに固
定され密封される。内管１２内を流れる蒸気から
の熱損失を少くするために各環状空間１４を抜気
して真空にするか、あるいは、何らかの断熱材を
設けることにより環状空間に断熱処理を施すこと
ができる。

連結管を通つて下向きに流れる蒸気の流れは、
第１図に矢印４３によつて示されている。各連結
部材１１は、２つの管分節１０の隣接端をそれぞ
れの外管１３と螺合連結合することによつて連結
し、両管分節を突合せ関係に軸方向に離隔させて
整列した状態に保持する。ただし、この連結手段
としては、連結部材１１以外の他の適当な型式の
ものを使用することができる。常態では、隣接す
る管分節１０と１０の対向端の間に熱膨脹を吸収
するための間〓１６が存在する。

連結部材１１およびその近傍を通して、その部
分に十分な断熱処理が施されていないとすると、
相当量の熱が失われることになる。この部分に断
熱処理を施すために、本発明によれば、各連結部
材１１の領域内で孔流路４２と、それを囲繞する
２つの隣接内管１２の端部分４１と４５との間の
空間内に該端部分４１と４５にまたがるようにし
て、かつ、該端部４１，４５から半径方向内方に
離隔させて円筒形断熱挿入体２０を挿設する。か
くして、円筒形断熱挿入体２０は、連結管内を通
る流体の流れを妨害することがないように円筒形
孔流路４２の半径方向外側に位置する（第１，２
図）。

挿入体２０は、内管１２の円筒形本体４０の内
径４２とほぼ等しい内径４４を有する円筒形内側
殻体２２を備え、円筒形孔流路４２に流れを妨害
する障害物（突部）が存在しないようになされて
いる。挿入体２０は、また、内側殻体２２周りに
同心的に該殻体から半径方向外方に離隔して配置
され、該殻体との間に環状空間２５を画定する円
筒形外側殻体２３を有する。環状空間２５内には
断熱処理を施すことが好ましい。ここで、「断熱
処理を施す」とは、真空にすること、あるいは断
熱材を設けること、あるいは真空にし、かつ、断
熱材を設けること、真空にし、低伝熱性ガスを封
入することなどを意味する。空間２５を断熱効果
を与えるために真空引きすることができるよう
に、外側殻体２３の両端を溶接などによつて内側
殻体２２に密封連結合することができる。また、
空間２５内には、断熱処理のために内側殻体２２
の外周面を囲繞する反射箔２６およびガラスヤー
ン２９を設ける。その他、使用可能な断熱材とし
ては、例えば、アルミナ−シリカ、珪酸カルシウ
ム、ガラス、鉱物、およびカオリンの繊維状断熱
材、珪藻土、シリカ、パーライト、バーミキユラ
イトおよびサントセル等の粉末状断熱材、硼珪酸
塩のような気泡状断熱材、およびその他の多層断
熱材が挙げられる。また、断熱挿入体２０の断熱
性能を高めるために、環状空間２５に、それを真
空引きした後、例えばアルゴンのような低伝熱性
ガスを封入することもできる。断熱材は高い圧縮
強度を有するものであることが望ましい。挿入体
２０の殻体即ち壁２２，２３は、熱伝導による熱
損失を少くするために薄肉とすることが好まし
い。従つて、殻体２２と２３とを分離し、環状空
間２５の所望の最少限の幅を維持するために、外
側殻体２３の内壁に半径方向に延長するリブ２
７，２８を突設することが好ましい。別法とし
て、これらリブ２７，２８は、内側殻体２２の外
壁に突設してもよい。その場合、挿入体２０の組
立作業が容易になることが認められた。リブ２
７，２８の代りにガラスヤーン２９または他の適
当な高圧縮強度材を用いることもできる。連結管
の孔流路４２内を流れる蒸気が挿入体２０の環状
空間２５内へ流入して該空間を満たすように該空
間へ通じる通路を設けることができる。空間２５
に流入した蒸気が凝縮して凝縮液となり、その凝
縮液が断熱作用を発揮し、蒸気圧および熱膨脹の
相異による作動応力を相当に減少させることがで
きる。

挿入体２０を補強するとともに、間〓１６内の
水に熱損失を招く循環流が生じるのを防止するた
めに、外側殻体２３の外周にリブのような部材、
あるいは好ましくは第１図に示される補強カラー
３０の如き補強手段を設けることができる。補強
カラー３０は、挿入体２０と連結部材１１との間
で間〓１６内へ突出させる。挿入体２０と下方の
管分節の内管１２の拡開端部分４１との間の嵌合
不良により漏れが生じた場合にそのような漏洩流
を連結部材１１の内側面からそらせるために、そ
して、カラー３０の熱伝導性を減少させるために
カラー３０には、管分節１０の長手軸線に平行な
軸線を有する複数個（例えば48個）の孔３２を円
周方向に間隔をおいて穿設することが好ましい。

挿入体２０と連結部材１１との間の間〓空間１
６内の滞留水は、断熱効果を発揮する。挿入体２
０は連結管の孔流路４２を通る流体流に近接して
配置されるので、蒸気が挿入体２０と連連結部材
１１との間の空間１６を通り挿入体の下端を通り
抜けて孔流路４２内へ再び戻るのを防止するか、
あるいはそのような蒸気の流れを無視しうる程度
にまで減少することが望ましい。即ち、間〓１６
内へ流入した蒸気が挿入体２０の下端を経て孔流
路４２へ戻るのを防止し、蒸気が間〓１６内で凝
縮して断熱のための滞留水を生成するようにする
ために、挿入体２０に下端部分２４（第１図）を
設ける。下端部分２４は、下方管分節１０の内管
１２の上端部分４１の拡開した内側面に好ましく
は流体密にぴつたり嵌合するようにテーパさせた
環状部材とする。挿入体２０は、締り嵌めによつ
て内管１２に固定してもよく、あるいは下端の全
周を内管１２に溶接またはろう付けすることによ
つて固定してもよい。あるいはまた、挿入体２０
は脱着自在としてもよい。その場合、例えば第３
図に符号３３で示されるように挿入体２４の下端
と内管１２とを螺合結合によつて結合してもよ
く、あるいは第４図に示されるように補強カラー
３０に間〓１６を横切る突部３４を形成し、この
突部を螺合結合３８によつて連結部材１１に結合
するようにしてもよい。

長さ30〜40ft（9.1〜12.2ｍ）の２つの軸方向に
間隔をおいて連結された管分節の場合、両者の連
結部における熱損失は、挿入体２０によつて覆わ
れる内管の端部分４１，４５の各々の距離が
0.2ft（６cm）、特に0.1ft（３cm）以下になると大
幅に増大することが確認された。従つて、本発明
の好ましい実施例においては、挿入体２０は、２
つの軸方向に隣接した管分節の各々の拡開端部分
４１，４５の少くとも0.1ft（３cm）、好ましくは
少くとも0.2ft（６cm）を覆うようにする。挿入
体２０は、その上端４７が連結部材１１の上端よ
り下方に位置するように連結管内に配置すること
が好ましい。それによつて、連結部材１１が挿入
部材２０の上端４７より上方に突出した形となる
ので、上方管分節１０を下方管分節に係合させる
ために下降させる際、連結部材１１は、上方管分
節１０が挿入体２０にぶつかつてそれを損傷させ
たり、あるいは挿入体と下方管分節の端部分４１
との嵌合を損わせたりすることを防止する。

端部分４１，４５は、内管１２の一体延長部分
であつてもよく、あるいは内管に溶接された、ス
プール部材と称される拡開部材であつてもよい。

端部分４１と４５とが異る形状のものである場
合、挿入体２０を両方の端部分４１，４５に結合
させることが困難になる。従つて、挿入体と端部
分４１との嵌合が不良になり、その結果、上述し
たような、挿入体の下端を通しての蒸気の貫流が
生じる連結果となる。このことに鑑みて本発明の
特徴の１つとして、挿入体２０を上方内管１２の
端部分４５から約1/16in（0.158mm）程度離隔さ
せて両者の間に間〓３５を形成し、挿入体２０と
上方の内管１２の端部分４５との嵌合によつて挿
入体２０と下方の内管１２の端部分４１との嵌合
が損われるのを防止するとともに、蒸気を間〓３
５を通して間〓１６内へ流入させその蒸気の圧力
により挿入体２０の上方部分を半径方向内方へ押
圧させて挿入体の下端２４を拡開端部分４１に流
体密に嵌着させ、それによつて間〓１６内に流体
流が留められるようにする。かくして、間〓１６
内に保持された蒸気が凝縮して断熱のための滞留
水を生成する。

例えば、挿入体の環状空間２５内の断熱が、主
として0.020in（0.508mm）幅の空〓と反射性アル
ミニウム箔とによつて施されている場合、挿入体
２０は、蒸気注入操作中極めて高い応力を受け
る。応力の主たる原因は、高い蒸気圧と、鋼製の
２つの壁即ち内外殻体２２と２３との熱膨脹の差
である。このような応力のもとで環状空間２５を
維持するために該空間の両端のところにそれぞれ
半径方向の高さ0.015in（0.381mm）の丸められた
リブ２７，２８を設け、それらのリブ２７と２８
の間に長さ1.5in（38.1mm）のガラスヤーン２９を
設けることができる。また、この挿入体２０の二
重壁構造を更に補強するために、補強カラー３０
から成る厚さ3/4in（19.05mm）のリングを挿入体
の外側殻体の周りに溶接することができる。

挿入体２０は二重壁とし、その間の環状空間２
５に断熱処理を施すことによつて断熱効果を高め
ることが好ましいが、ある種の条件下では二重壁
挿入体によつて得られる追加の断熱効果がそれ程
必要とされない場合がある。その場合は第５図に
示されるように一重壁の挿入体５３を用いてもよ
い。挿入体５３は、内管の端部分４１，４５を覆
う単一部材５０と、内管の端部分５４に係合する
端部分５４と、カラー３０とから成る。二重壁挿
入体の場合と同様に、部材５０の上端部分は、内
管の端部分４５から離隔させる。

叙上のように、本発明の挿入体は、連結領域に
おける熱損失および熱衝撃を減少させるととも
に、円滑な孔流路を維持する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による断熱挿入体を組入れた蒸
気注入用連連連結管の一部分の縦断面図、第２図
は第１図の線２−２に沿つてみた断面図、第２Ａ
図は第２図の右側の一部分の拡大図、第３〜５図
はそれぞれ本発明の異る実施例による挿入体の一
部分の断面図である。 １０：管分節、１１：連結部材、１２：内管、
１３：外管、１４：環状空間、１６：間〓、２
０：挿入体、２２：内側殻体、２３：外側殻体、
２７，２８：リブ、３０：補強カラー、３２：
孔、４０：円筒形本体、４１，４５：端部分、４
２：孔流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも２つの上方および下方管分節１０か
   ら成る連結管と、該２つの管分節を、それらの対
   向する端部を軸方向に離隔させ該対向する端部の
   間に間〓１６が形成されるような態様に連結する
   ための連結部材１１とから成り、該各管分節は外
   管１３と、該外管内に同心的に外管との間に環状
   空間１４を画定するように外管から離して配設さ
   れた内管１２とから成り、該内管は、蒸気を搬送
   するための円筒形孔流路４２を画定する円筒形本
   体と、前記環状空間１４内に断熱処理を施すこと
   ができるように外方へ延長して前記外管に結合さ
   れた端部分４１，４５を有するものである蒸気搬
   送管組立体において、前記２つの管分節１０の内
   管１２，１２の軸方向に隣接する端部分４１と端
   部分４５をそれらの半径方向内方から覆うように
   配設された円筒形断熱挿入体２０，５３を備え、
   該挿入体をその下端部分２４，５４において下方
   管分節１０の内管１２の下方端部分４１に係合さ
   せ、該挿入体を上方管分節１０の内管１２の下方
   端部分４５から半径方向に離隔させ、それによつ
   て前記孔流路４２から前記間〓１６へ流入した蒸
   気を凝縮させて該間〓内に断熱のための滞留水を
   生成させるようにしたことを特徴とする蒸気搬送
   装置。 ２ 前記挿入体は、円筒形内側部材２２と、該内
   側部材を囲繞し内側部材との間に環状空間２５を
   画定するように内側部材から離隔した円筒形外側
   部材２３とから成り、該内側部材と外側部材とは
   両端において結合されている特許請求の範囲第１
   項記載の蒸気搬送装置。 ３ 前記挿入体２０は、前記下方管分節の内管の
   下方端部分４１に係合した下端部分２４から軸方
   向外方に延長して上端部分２５に終端し、前記連
   結部材１１は該下方管分節１０の上端から軸方向
   外方へ該挿入体の上端部分２５を越えて延長して
   いる特許請求の範囲第２項記載の蒸気搬送装置。 ４ 前記挿入体２０の前記環状空間２５内に断熱
   手段が設けられている特許請求の範囲第２項記載
   の蒸気搬送装置。 ５ 下方管分節の内管１２の下方端部分４１に係
   合した前記挿入体の下端部分２４は、該内管の下
   方端部分４１の対応する表面に接触する表面を有
   するテーパ端部分である特許請求の範囲第１項記
   載の蒸気搬送装置。 ６ 前記挿入体は、前記間〓１６内へ突出した補
   強手段３０を備えている特許請求の範囲第１項記
   載の蒸気搬送装置。 ７ 前記補強手段は、前記挿入体を取巻くカラー
   から成り、該カラーには前記孔流路４２に平行な
   方向に延長する少くとも１つの孔３２が穿設され
   ている特許請求の範囲第６項記載の蒸気搬送装
   置。 ８ 複数の円周方向に間隔をおいて配置されたリ
   ブ部材２７，２８が前記内側部材２２と外側部材
   ２３のうちの一方の部材に付設され、挿入体の前
   記環状空間２５内を横切つて該内側部材と外側部
   材のうちの他方の部材にまで延設されている特許
   請求の範囲第２項記載の蒸気搬送装置。