ДВОЙНАЯ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА Российский патент 2002 года по МПК E21B17/18 E21B21/12 

Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных колоннах.

Известна двойная бурильная колонна, содержащая двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу с наружными (муфта) и внутренними (ниппель) резьбами. При этом внутренние и наружные трубы соединены между собой посредством центрирующих ребер, которые привариваются к внутренней трубе и вставляются в сквозные пазы, прорезанные в наружной трубе. Затем с помощью сварного шва ребра соединяются с наружной трубой (а.с. СССР 1439196, кл. Е 21 В 17/18, 1986 г.).

В данном устройстве сквозные пазы. выполненные в наружной трубе, приводят к ослаблению ее рабочего сечения, тем самым ухудшаются прочностные характеристики бурильной трубы. Кроме того, одновременная герметизация колонн внутренних и наружных труб посредством резьбовых соединений недостаточно надежна.

Также известна двойная бурильная колонна, принятая за прототип, содержащая двойные бурильные трубы, каждая из которых включает концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы (кн. Л.А.Лачинян. Работа бурильной колонны. М.: Недра, 1992, с.23).

Средства соединения в прототипе выполнены в виде радиальных выступов, жестко связанных с внутренней трубой (путем сварки) и входящих в прорези обоймы, запрессованной в муфту. Данное конструктивное решение неизбежно обуславливает наличие как осевого, так и радиального зазоров, что приводит к возможности перемещения в пределах упомянутых зазоров внутренней трубы относительно наружной. Тем самым внутренняя труба полностью разгружена от воздействия внешних нагрузок (крутящих и изгибающих моментов и т.д.), воспринимаемых только наружными трубами.

Таким образом, внутренние трубы, не участвуя в восприятии внешних нагрузок, увеличивают массу и, соответственно, создают дополнительную нагрузку, действующую на наружные трубы.

Все вышеупомянутое приводит к уменьшению запаса прочности наружных труб, а, следовательно, и к уменьшению прочности двойной бурильной колонны. Кроме того, герметизация колонны внутренних труб в прототипе осуществляется за счет предварительной деформации упругих уплотнений, что недостаточно, особенно при работе в глубоких скважинах (при перепадах давления более 80 МПа). Тем самым не обеспечивается достаточная герметизация внутренних труб бурильной колонны.

Задача изобретения состоит в повышении надежности путем улучшения герметизации и увеличения прочности.

Для решения этой задачи в двойной бурильной колонне, включающей двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы, на торцевых поверхностях ниппеля выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы, один из которых неподвижно соединен с концом внутренней трубы, а другой выступ со стороны резьбы ниппеля имеет возможность контакта со свободным концом другой внутренней трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля выполнены продольные каналы, соединяющие расточки.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - двойная бурильная труба;
на фиг.2 - разрез А-А двойной бурильной трубы;
на фиг.3 - соединение двойных труб в колонну.

Двойная бурильная колонна содержит двойные бурильные трубы, каждая из которых включает концентрично расположенные внутреннюю трубу 1 и наружную трубу 2, один конец которой неподвижно соединен (например, методом сварки трением) с муфтой 3. На торцевых поверхностях ниппеля 4 выполнены расточки 5 и 6, при этом образуются внутренние цилиндрические выступы 7 и 8, а также наружный цилиндрический выступ 9. Ниппель 4 наружным цилиндрическим выступом 9 (например, методом сварки трением) неподвижно соединен с концом наружной трубы 2, а внутренним цилиндрическим выступом 8 неподвижно соединен (например, методом сварки трением) с концом внутренней трубы 1. При сборке (свинчивании) двойных труб в колонну (см. фиг.3) внутренний цилиндрический выступ 7 со стороны резьбы ниппеля 4 входит в контакт со свободным концом другой внутренней трубы 1. В теле ниппеля 4 выполнены продольные каналы 10, соединяющие расточки 5 и 6. На фиг.2 каналы 10 представляют собой отверстия, расположенные по окружности в теле ниппеля 4.

Сборку двойной бурильной трубы для колонны проводят следующим образом.

Внутреннюю трубу 1 присоединяют (например, сваркой трением) к внутреннему выступу 8 ниппеля 4. Далее к одному из концов наружной трубы 2 присоединяют (например, сваркой трением) муфту 3. В проточки внутренней трубы 1 устанавливают центраторы 11 (полые пружинные втулки). Затем внутреннюю трубу 1 помещают в полость наружной трубы 2 и присоединяют (например, сваркой трением) последнюю другим концом к муфте 3.

Заявляемое устройство позволяет решить поставленную задачу.

Действительно, ниппель 4 цилиндрическим выступом 9 неподвижно соединен (например, сваркой трением) с наружной трубой 1, а выступом 8 - с концом внутренней трубы 1, тем самым внутренняя труба 1 принимает участие в восприятии внешних нагрузок и не является только дополнительной нагрузкой для бурильной колонны. Таким образом, происходит увеличение прочности, соответственно и надежности колонны.

При свинчивании двойных труб в колонну выступ 7 ниппеля со стороны резьбы входит в контакт со свободным концом другой внутренней трубы. В данном случае происходит "торцевая" герметизация внутренних труб без дополнительных уплотнений, что позволяет улучшить условия герметизации при более высоких перепадах давления. На контакте "свободный конец внутренней трубы - выступ ниппеля" создается предварительное напряжение сжатия за счет осевых сил затяжки резьбового соединения деталей замка, устанавливаемых в зависимости от заданного значения перепада давления.

Следовательно, заявляемая бурильная колонна обеспечивает повышение надежности путем улучшения герметизации и увеличения прочности.

Устройство работает следующим образом.

После спуска двойной бурильной колонны в скважину в межтрубное пространство 12 нагнетается промывочная жидкость под давлением, которая поступает на забой к породоразрушающему инструменту (не показан) и увлекает вверх по центральному каналу двойной колонны образующийся при бурении керн и шлам.

В случае применения аналогичных двойных насосно-компрессорных труб для чистки нефтяных скважин промывочная жидкость поступает по межтрубному пространству колонны к струйному аппарату, из которого истекает с большой скоростью, разрушает песчаную пробку, превращая в пульпу, и по центральному каналу двойных труб доставляет ее на поверхность.

Благодаря предложенному техническому решению давление нагнетаемой промывочной жидкости может достигать предельно возможных значений, так как они ограничиваются лишь прочностью материала самих труб, что особенно важно для работы в глубоких скважинах.

Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных трубах. Сущность изобретения заключается в том, что двойная бурильная колонна включает двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю трубу и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, на торцевых поверхностях ниппеля выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы, один из которых неподвижно соединен с концом внутренней трубы, а другой выступ со стороны резьбы ниппеля имеет возможность контакта со свободным концом другой внутренней трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля выполнены продольные каналы, соединяющие расточки. Изобретение позволяет повысить надежность путем улучшения герметизации и увеличения прочности двойной бурильной колонны. 3 ил.

Двойная бурильная колонна, включающая двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю трубу и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб, узлы герметизации и центраторы, отличающаяся тем, что на торцевых поверхностях ниппеля выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы, один из которых неподвижно соединен с концом внутренней трубы, а другой выступ со стороны резьбы ниппеля имеет возможность контакта со свободным концом другой внутренней трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля выполнены продольные каналы, соединяющие расточки.