УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТРУБА, СОДЕРЖАЩАЯ ВСТАВКУ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРОВОДАМИ, СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ДВУХ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ТРУБ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТРУБЫ Российский патент 2005 года по МПК E21B17/00 

Настоящее изобретение относится к трубопроводу, используемому при добыче углеводородов, находящихся в подземной формации, а точнее к усовершенствованной трубе, содержащей вставку с электрическими проводами.

Основные способы искусственного подъема нефти и воды из скважины при их добыче за последние годы усовершенствованы и изменены. Почти при всех способах искусственного подъема все же используют соединение множества труб для образования канала внутри пробуренной и закрепленной скважины для возможности нагнетания нефти и воды со дна скважины к находящимся на поверхности резервуарам для добываемого продукта. Используемая при добыче колонна труб обычно имеет в нижнем конце нагнетательное устройство, которое размещают вблизи от забоя буровой скважины, подготовленной для ведения добычи. Нагнетательные механизмы, такие как электрические погружные насосы и полостные насосы с поступательным движением, создают энергию, необходимую для подачи текучих сред к поверхности через колонну соединенных труб. Для приведения этих насосов в действие обычно необходимы электродвигатели. Хотя за прошедшие годы в эти насосы было внесено большое количество усовершенствований, мало что было сделано в отношении размещения проводов, которые обеспечивают подачу энергии к насосу с наружной стороны трубопровода внутрь него.

Квалифицированные специалисты в области добычи текучих сред из скважины по разным причинам пытались найти надежный способ подачи энергии к забою буровой скважины. Ранее предлагавшиеся решения этой проблемы ненадежны, требуют больших затрат и сложны в отношении монтажа и демонтажа. Например, современный предпочтительный способ передачи энергии к забою буровой скважины заключается в закреплении кабеля, который содержит один или несколько проводов, посредством стяжных хомутов, которые крепят кабель к наружной стороне колонны труб, используемой для добычи. Стяжные хомуты удерживают провод вблизи трубопровода таким образом, чтобы он не наталкивался на обсадные трубы или на какой-либо объект, который может находиться в буровой скважине. При креплении кабеля к трубопроводу стяжные хомуты также удерживают вес кабеля. Однако этот способ создает проблемы, поскольку он приводит к воздействию на кабель и на стяжные хомуты коррозионных элементов, находящихся в буровой скважине. Кроме того, установка (ввод) или удаление (вытягивание) колонны труб создает вероятность отделения кабеля от трубы, поскольку наклонные буровые скважины (наиболее часто встречающийся тип буровых скважин) увеличивают возможность застревания стяжного хомута и его поломки в зазоре, где две соединительные части обсадных труб свинчены друг с другом. Поломка одного или нескольких стяжных хомутов может помешать удалению насоса или трубопровода, поскольку кольцевое пространство между наружной стороной трубопровода и внутренней стороной обсадной трубы мало, и кабель, если он не прикреплен к трубопроводу, может создать клин между трубопроводом и обсадной трубой, что приведет к застреванию трубопровода. Даже если кабель не будет разрушен, изоляция провода внутри кабеля может быть повреждена, что может привести к короткому замыканию электрической цепи, делая провод фактически бесполезным. В этом случае колонну труб необходимо вытянуть на поверхность и найти и отремонтировать место возникновения короткого замыкания, перед тем как насос может быть перемещен назад к забою буровой скважины. Проблемы, создаваемые наружными кабелями со стяжными хомутами, приводят к расходу средств и затратам времени. Поэтому имеется необходимость в разработке альтернативного способа передачи энергии с поверхности к забою буровой скважины, который был бы надежным и эффективным с точки зрения затрачиваемых средств.

Одно из решений вышеупомянутой проблемы заключается в использовании множества труб с множеством проводов, прикрепленных к внутренней стороне трубы вместо наружной стороны буровой трубы. Хотя это решение облегчает проблему наталкивания провода на препятствие, оно не решает проблему влияния на провод резких воздействий среды в виде добываемых текучих сред, которые находятся внутри трубопровода, используемого для добычи. Простое подвешивание кабеля с внутренней стороны трубопровода также приводит к проблемам, поскольку в этом случае не будет обеспечена опора для веса кабеля и требования к насосу в отношении создаваемого давления будут выше ввиду добавочного трения, создаваемого между нагнетаемой текучей средой и шероховатой наружной частью кабеля.

Еще одно решение вышеупомянутой проблемы состоит в концентричном расположении проводов на наружной части трубы, которую вставляют в трубопровод, фактически используемый для добычи, и крепят к нему. Это решение позволяет избежать проблемы, возникающие в случае простого крепления провода к внутренней или к внешней стороне трубы. Пример такой технологии можно найти в патенте США №4683944, озаглавленном «Буровые трубы и обсадные трубы, в которых используют множество трубчатых конструкций для проводки кабеля». В этом патенте раскрыта буровая труба с электрическими проводами, расположенными с внутренней стороны кабелепроводов в стенке буровой трубы. Однако расположение провода с внутренней стороны стенки буровой трубы значительно уменьшает общую толщину стенки трубы. Чтобы устранить проблему уменьшения толщины стенки, потребуется использовать значительно более толстые буровые трубы. Кроме того, наличие большого количества кабелепроводов создает места ослабления в буровой трубе, находящиеся между кабелепроводами. Высокие напряжения, возникающие в буровой трубе при вращении в процессе выполнения буровых операций, могут привести к образованию трещин в стенке трубы между большим количеством кабелепроводных трубных частей. В экстремальном случае высокие напряжения, возникающие при вращении, могут привести к внутреннему разрыву буровой трубы, который отделит внутреннюю стенку буровой трубы от ее наружной стенки.

Кроме того, создание буровой трубы с большим количеством кабелепроводов представляет собой сложный процесс, который не похож на процесс создания обычной буровой трубы. Обычную буровую трубу создают посредством крепления охватываемых и охватывающих трубных соединений к противоположным концам обычной заготовки трубы. К трубе обычно приваривают два соединения. Трубы с множеством кабелепроводов либо должны быть изготовлены посредством экструзии с расположением при этом множества кабелепроводов в надлежащем месте, либо множество кабелепроводов должно быть выполнено посредством сверления буровой трубы или выполнения в ней вырезов. В любом случае затраты, связанные с созданием буровых труб с множеством кабелепроводов, будут значительными.

Еще одна проблема, с которой приходится сталкиваться при дополнении проводами буровой трубы и которая не является единственной в своем роде для множества кабелепроводов, - это проблема, связанная с созданием надежных, безопасных электрических соединений. В случае обычной буровой трубы ее отдельные звенья свинчивают друг с другом, что создает проблему, касающуюся соединения проводов при выполнении процесса свинчивания или развинчивания. Эта проблема может быть устранена при использовании буровой трубы, которую создают посредством состыковывания и крепления соединителем, имеющим резьбовую нарезку. В этой отрасли известен такой тип соединения. В патенте №4683944 раскрыт подобный тип соединения, но при этом требуется плоское уплотнение кабелепровода между отдельными участками трубы, чтобы обеспечить целостность соединения кабелепровода. Съемное уплотнение кабелепровода является критичным для способа согласно указанному патенту, поскольку постоянно установленное уплотнение кабелепровода будет подвержено разрушению в течение изготовления, транспортирования, хранения, а также монтажа буровой трубы с большим количеством кабелепроводов при выполнении буровых операций. Монтаж этих уплотнений кабелепроводов в процессе бурения затруднителен и требует затрат времени. Поэтому имеется необходимость в разработке способа передачи электрической энергии к донной части буровой скважины, при котором электрические соединители будут соответствующим образом защищены от повреждения и при этом процесс соединения отдельных звеньев трубы будет относительно прост и быстро выполним.

Указанная выше необходимость касается трубы, используемой для добычи, буровой трубы, обсадной трубы и/или любой цилиндрической трубы, используемой при добыче углеводородов из подземной формации. Поэтому применяемый здесь термин «труба» будет означать трубу, используемую для добычи, буровую трубу, обсадную трубу и/или любую другую цилиндрическую трубу, которую используют при добыче углеводородов, находящихся в подземной формации.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа и устройства для передачи энергии к буровой скважине, обеспечивающих предотвращение воздействия на провод с внутренней части или с наружной части трубы и его пригодность к эксплуатации без ограничений с любой обычной трубой, включая трубу, используемую для добычи, обсадную трубу или буровую трубу. Другим техническим результатом является создание способа и устройства для соединения друг с другом отдельных звеньев трубопровода, обеспечивающих хорошую защиту электрических соединений и быстрый и легкий процесс соединения.

Указанные технические результаты достигаются тем, что устройство для обеспечения трубы передаточной способностью содержит усовершенствованную трубу, имеющую первый конец, второй конец, внутреннюю сторону и наружную сторону, цилиндрическую вставку, входящую в зацепление с внутренней стороной усовершенствованной трубы и имеющую первый конец и второй конец, по меньшей мере одну канавку, расположенную в направлении длины в цилиндрической вставке, по меньшей мере один провод, расположенный внутри канавки.

По меньшей мере одна канавка может быть образована в наружной стороне вставки.

Устройство может дополнительно содержать по меньшей мере один выступ на первом конце цилиндрической вставки и по меньшей мере одну выемку на втором конце цилиндрической вставки, при этом по меньшей мере один выступ первой усовершенствованной трубы сопрягается с упомянутой по меньшей мере одной выемкой на второй усовершенствованной трубе для соединения по меньшей мере одного провода между каждой из первой и второй усовершенствованных труб, когда несколько усовершенствованных труб, имеющих цилиндрические вставки, сцентрированы вдоль общей оси.

Устройство может дополнительно содержать пару соединителей, подсоединенных к по меньшей мере одному проводу, при этом один соединитель расположен на первом конце цилиндрической вставки и один соединитель расположен на втором конце цилиндрической вставки. Соединители могут быть соединены, когда выступ сопряжен с выемкой.

Соединители могут представлять собой электрические соединители, соединение может представлять собой электрическое соединение, провод может представлять собой электрический провод.

Соединители могут представлять собой оптические соединители, соединение может представлять собой оптическое соединение, провод может представлять собой оптическое волокно.

Устройство может дополнительно содержать соединитель, посредством вращения зацепляемый со вторым концом первой усовершенствованной трубы и посредством вращения зацепляемый с первым концом второй усовершенствованной трубы для закрепления соединения между первой и второй усовершенствованными трубами.

Устройство может дополнительно содержать стопорный фланец соединителя, расположенный на первом конце усовершенствованной трубы, так что соединитель проходит за второй конец цилиндрической вставки.

Соединитель посредством вращения может быть зацеплен со вторым концом первой усовершенствованной трубы, используя мелкую резьбу, при этом он дополнительно содержит крупную резьбу для зацепления с первым концом второй усовершенствованной трубы. Крупная резьба может представлять собой коническую резьбу.

Труба может быть использована в буровой скважине для добычи текучих сред из подземной формации.

Указанные технические результаты достигаются и тем, что в способе крепления первой усовершенствованной трубы ко второй усовершенствованной трубе каждая усовершенствованная труба имеет соосную с ней цилиндрическую вставку, продольную канавку, образованную в наружной стороне вставки, и по меньшей мере один провод, расположенный в канавке, при этом способ содержит следующие стадии:

расположение первой усовершенствованной трубы соосно со второй усовершенствованной трубой;

центрирование по меньшей мере одного выступа, отходящего от первого конца цилиндрической вставки на второй усовершенствованной трубе по меньшей мере с одной выемкой на втором конце цилиндрической вставки первой усовершенствованной трубы;

соединение первого конца по меньшей мере одного провода во второй усовершенствованной трубе со вторым концом по меньшей мере одного провода в первой усовершенствованной трубе;

крепление первой усовершенствованной трубы ко второй усовершенствованной трубе.

Вторую усовершенствованную трубу можно располагать по вертикали над первой усовершенствованной трубой.

Способ может дополнительно содержать электрическое соединение первого конца по меньшей мере одного провода в первой усовершенствованной трубе со вторым концом по меньшей мере одного провода во второй усовершенствованной трубе.

Способ может дополнительно содержать оптическое соединение первого конца по меньшей мере одного провода в первой усовершенствованной трубе со вторым концом по меньшей мере одного провода во второй трубе.

Способ может дополнительно содержать крепление первой усовершенствованной трубы ко второй усовершенствованной трубе с помощью соединителя, входящего в зацепление при его вращении.

Вышеуказанные технические результаты достигаются и тем, что способ изготовления усовершенствованной трубы содержит следующие операции:

вырезание по меньшей мере одной канавки с наружной стороны цилиндрической вставки;

заделывание по меньшей мере одного провода в по меньшей мере одну канавку в цилиндрической вставке;

установка цилиндрической вставки в усовершенствованную трубу соосно с ней.

Способ может дополнительно содержать скрепление первой и второй усовершенствованных труб с помощью соединителя, входящего в зацепление при его вращении.

Способ может дополнительно содержать крепление цилиндрической вставки в усовершенствованной трубе.

Цилиндрическую вставку можно крепить в усовершенствованной трубе, используя механические средства крепления или связующие вещества.

Способ может дополнительно содержать крепление соединителя к каждому из первого конца и второго конца провода.

В качестве провода можно использовать электрический провод и дополнительно осуществить электрическое соединение по меньшей мере одного провода с электрическим соединителем.

В качестве провода можно использовать оптический провод и дополнительно осуществить оптическое соединение по меньшей мере одного провода с оптическим соединителем.

Далее приводится более подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых приведено следующее:

фигура 1 представляет усовершенствованную трубу без вставки или соединителя;

фигура 2 представляет вставку;

фигура 3 представляет вставку, установленную в усовершенствованной трубе;

фигура 4А представляет вид в поперечном сечении по линии 4-4 на фигуре 2 варианта конструкции вставки с двумя проводами;

фигура 4В представляет вид в поперечном сечении варианта конструкции вставки с тремя проводами, подобного варианту конструкции с двумя проводами, показанному на фигуре 4А;

фигура 5 представляет разнесенный вид соединения между первым концом усовершенствованной буровой трубы и вторым концом усовершенствованной трубы;

фигура 6 представляет поперечное сечение по линии 6-6 на фигуре 5 варианта конструкции вставки с двумя проводами, установленной в усовершенствованную трубу;

фигура 7 представляет вид в поперечном сечении по линии 7-7 на фигуре 5 варианта конструкции вставки с двумя проводами, установленной в усовершенствованную трубу;

фигура 8 представляет стадию расположения и центрирования в случае варианта конструкции усовершенствованной трубы с двумя проводами;

фигура 9А представляет стадию стыковки в случае варианта конструкции усовершенствованной трубы с двумя проводами;

фигура 9В представляет стадию крепления в случае варианта конструкции усовершенствованной трубы с двумя проводами;

фигура 10 представляет стадию расположения и центрирования в случае варианта конструкции усовершенствованной трубы с тремя проводами;

фигура 11 представляет поперечное сечение по линии 11-11 на фигуре 10 варианта конструкции вставки с тремя проводами;

фигура 12 представляет стадию стыковки в случае варианта конструкции усовершенствованной трубы с тремя проводами;

фигура 13 представляет стадию крепления в случае варианта конструкции усовершенствованной трубы с тремя проводами;

фигура 14 представляет вид в поперечном сечении по линии 14-14 на фигуре 13 варианта конструкции вставки с тремя проводами;

фигура 15 представляет подробный вид геометрии вставки, провода и усовершенствованной трубы в зоне, обозначенной на фигуре 14 кругом 15;

фигура 16 представляет вид погружного насоса при ведении добычи.

Используемый здесь термин «усовершенствованная труба» означает трубу, предназначенную для захождения на нее соединителя и имеющую вставку. На фигуре 1 представлен вид усовершенствованной трубы 100 без вставки 200 (фиг.2) или соединителя 300 (фиг.5). Усовершенствованная труба 100 состоит из трех частей: первого конца 120, средней части 140 и второго конца 160. Первый конец 120 содержит крупную резьбу 122, сварное соединение 124 и захват 126 для трубного ключа. Средняя часть 140 содержит трубу 142, первый конец 144 трубы и ее второй конец 146. Второй конец 160 содержит мелкую резьбу, сварное соединение 164 и стопорный фланец 166 соединителя. Первый конец 120 и второй конец 160 могут быть подобны концевым частям согласно патенту США 5950744, озаглавленному «Способ и устройство для центрирования трубы и трубопровода». Обычно первый конец 120 и второй конец 160 изготавливают посредством литья или ковки, а трубу 142 изготавливают иным способом (то есть электрической контактной сваркой или экструзией). Изготовление усовершенствованной трубы 100 предполагает нарезку резьбы на первом конце 120 и на втором конце 160, подсоединенном к трубе 142. Хотя предпочтительный способ изготовления первого конца 120 и второго конца 160 предполагает нарезку резьбы на двух концах усовершенствованной трубы 100, специалистам в данной отрасли известны и другие способы выполнения первого конца 120 и второго конца 160. Независимо от способа изготовления внутренний диаметр первого конца 120, средней части 140 и второго конца 160 фактически один и тот же, так что когда вставка 200 входит в зацепление с усовершенствованной трубой 100, наружная поверхность вставки 200 входит в соприкосновение с внутренней поверхностью усовершенствованной трубы 100.

На фигуре 2 представлена вставка 200. Вставка 200 состоит из первого конца 220, средней части 240 и второго конца 260. Первый конец 220 содержит выступ 222 и электрическое соединение 224. Средняя часть 240 содержит тело 242 и канавку 244. Второй конец 260 содержит выступ 262 и электрическое соединение 264. Выемки во втором конце 260 вставки между выступами 262 сопрягаются с выступами 222 первого конца вставки. Подобным же образом выемки в первом конце 220 вставки между выступами 222 сопрягаются с выступами 262 второго конца вставки. Поэтому, когда две вставки 200 соосно сцентрированы таким образом, что первый конец 220 обращен ко второму концу 260, первый конец 220 будет сопрягаться со вторым концом 260. Вставка 200 также содержит канавку 244, которая вырезана вдоль оси вставки 200. Канавка 244 достаточно велика, чтобы вмещать в себя по меньшей мере один провод 246. Провод 246 электрически соединен с электрическим соединением 224 первого конца вставки и электрическим соединением 264 второго конца вставки, при этом его используют в качестве среды для передачи электрической энергии от поверхности к донной части буровой скважины. Электрическое соединение 224 первого конца вставки и электрическое соединение 264 второго конца вставки представляют собой одинарные штепсельные соединители, подобные электрическим соединителям серии К-25, изготавливаемым Kemlon Products and Development Co., Перленд, Техас. Серия К-25 одинарных штепсельных электрических соединителей может выдерживать температуру до 500F° (260°С) и давление до 25000 фунтов/дюйм² (1760 кгс/см²).

На фигуре 4А представлен вид в поперечном сечении по линии 4-4 на фигуре 2 варианта конструкции вставки 200 для двух проводов. Вставка 200 может содержать только один провод 246 либо может содержать несколько проводов 246. Для простоты иллюстрации изобретения на фигурах с 1 по 9В (за исключением 4В) изобретение представлено только с двумя проводами. В альтернативных вариантах осуществления конструкции провод 246 может представлять собой оптическое волокно, в случае которого два электрических соединения на вставке 200 будут представлять собой оптические соединения, а оптическое волокно будет оптически соединено с оптическими соединениями. Еще в одном альтернативном варианте осуществления конструкции согласно изобретению может быть применено сочетание оптических волокон и электрических проводов. В предпочтительном варианте осуществления конструкции изобретение включает в себя три провода, при этом каждый из трех проводов будет нести соответствующую нагрузку трехфазной электрической системы с напряжением 440 вольт, как показано на фигурах 4В и с 10 по 15. Однако указанные количество и тип проводов не означают наложение ограничений на изобретение, и квалифицированным специалистам в этой отрасли будет понятно, как наилучшим образом скомпоновать изобретение с использованием оптических волокон, электрических проводов или других соединений внутри находящейся во вставке канавки 244 усовершенствованной буровой трубы 100.

На фигуре 3 представлена усовершенствованная труба 100 с установленной в ней вставкой 200. Вставка 200 имеет такой размер по длине, что когда вставка 200 введена в усовершенствованную трубу 100, выступ 222 переднего конца вставки будет находиться заподлицо с первым концом 120, а выступ 262 второго конца вставки будет представлять собой лишь часть вставки 200, которая выступает за второй конец 160. Как видно на фигуре 6, вставка 200 имеет в окружном направлении такой размер, что наружный диаметр вставки 200 равен внутреннему диаметру усовершенствованной трубы 100. Канавка 244 выполнена в теле 242 вставки достаточно глубокой, поэтому провод 246 не выходит за наружный диаметр вставки 200, однако она не настолько глубока, чтобы влиять на структурную целостность вставки 200. Вставка 200 расположена внутри усовершенствованной трубы 100 соосно с ней и закреплена в надлежащем месте. В предпочтительном варианте осуществления конструкции вставка 200 выполнена из того же самого материала, что и усовершенствованная труба 100 и закреплена в надлежащем месте посредством сварки. Однако вставка 200 может быть изготовлена из любого материала, пригодного для выполнения буровых операций, включая различные металлические сплавы, стекловолокно, поливинилхлорид, полимер или иной материал, определяемый квалифицированными специалистами в этой отрасли. Кроме того, вставка 200 может быть закреплена в надлежащем месте посредством сварки, клея, тепловой усадки, расширения, установки винтов или какого-то иного способа, определяемого квалифицированными специалистами в этой отрасли. Тепловая усадка представляет собой процесс, при котором наружную трубу нагревают так, чтобы она расширилась, устанавливают вставку внутрь трубы и обеспечивают возможность охлаждения трубы, при этом труба войдет в соприкосновение со вставкой и закрепит ее в надлежащем месте. Расширение представляет собой процесс, при котором инструмент (приспособление для расширения), имеющий несколько больший наружный диаметр, чем внутренний диаметр вставки, с силой проталкивают через вставку, что приводит к расширению вставки по наружному диаметру и ее зажатию внутри усовершенствованной трубы. Установка винтов представляет собой процесс, при котором в усовершенствованной трубе и на вставке нарезают резьбу и через усовершенствованную трубу и вставку вводят винт, чтобы закрепить вставку в надлежащем месте по отношению к трубе.

На фигуре 5 представлен разнесенный вид соединения между двумя отдельными секциями усовершенствованной трубы 100 с установленной вставкой 200 и с соединителем 300, предназначенным для его установки на первый конец 120 и на второй конец 160 буровой трубы. Соединитель 300 имеет кольцеобразную форму и содержит мелкую резьбу 302 и крупную резьбу 304. Мелкая резьба 302 выполнена на соединителе для зацепления путем свинчивания с мелкой резьбой 162 на буровой трубе. Крупная резьба 304 выполнена на соединителе для зацепления путем свинчивания с крупной резьбой 122 на буровой трубе. Шаг крупной резьбы 122 на буровой трубе и мелкой резьбы 162 на буровой трубе различны, поэтому соединитель 300 может сопрягаться с усовершенствованной трубой 100 только при одной ориентации. Подобно указанному, когда мелкая резьба 302 и крупная резьба 304 на соединителе входят в зацепление с крупной резьбой 122 и с мелкой резьбой 162 на буровой трубе, крупная резьба и мелкая резьба не препятствуют друг другу в процессе навинчивания. Как показано на фигуре 7, стопорный фланец 166 соединителя имеет бульшую площадь поперечного сечения, чем мелкая резьба 162, и действует в качестве стопора для соединителя 300, поэтому соединитель 300 не проходит за второй конец 160. Наружный диаметр соединителя 300 в достаточной степени подобен захвату 126 под трубный ключ, поэтому когда пользователь выполняет крепление отдельных секций усовершенствованной трубы 100 друг к другу, трубный ключ можно будет устанавливать как на захват 126, так и на соединитель 300 без изменений регулировки ключа. Крупная резьба 122 и крупная резьба 304 соединителя выполнены коническими, так что они могут полностью входить в зацепление посредством минимального количества витков, после того как будут состыкованы друг с другом первый конец 120 и второй конец 160. Соединитель 300 также имеет достаточную длину, поэтому когда соединитель 300 полностью навинчен на второй конец 160 и примыкает к стопорному фланцу 166, этот соединитель 300 проходит за выступ 262 второго конца вставки. Важно, чтобы соединитель 300 проходил за выступ 262, поскольку усовершенствованную трубу 100 обычно будут хранить, транспортировать, а также манипулировать ею совместно с соединителем 300, установленным на второй конец 160, при этом соединитель 300 будет защищать второй конец 260 вставки, а точнее электрическое соединение 264 второго конца вставки, от повреждения.

На фигуре 8 представлен вид соединителя 300, установленного на второй конец 160 непосредственно перед соединением двух секций усовершенствованной трубы 100. На фигуре 8 показано то, как усовершенствованную трубу 100 будут хранить, транспортировать и как ею будут манипулировать. Согласно фигуре 8 соединитель 300 проходит за выступ 262 второго конца вставки и электрическое соединение 264 второго конца вставки.

На фигурах 8, 9А и 9В представлен процесс крепления двух секций усовершенствованной трубы 100 друг к другу. Что касается объема этого изобретения, то при креплении двух секций усовершенствованной трубы 100 друг к другу не важно, находится ли второй конец 160 одной секции усовершенствованной трубы 100 выше первого конца 120 другой секции усовершенствованной трубы 100 или наоборот. Усовершенствованная труба 100 также может быть подсоединена по горизонтали. Однако согласно предпочтительному варианту осуществления конструкции и промышленному стандарту следует располагать второй конец 160 выше первого конца 120. Процесс присоединения содержит четыре стадии: расположение, центрирование, стыковка и крепление. Во-первых, на стадии расположения две секции усовершенствованной трубы 100 располагают друг над другом, при этом второй конец 160 одной усовершенствованной трубы 100 будет обращен к первому концу 120 другой усовершенствованной трубы 100. Как видно на фигуре 8, стадия центрирования состоит из поворачивания одной или обеих секций усовершенствованной трубы 100 таким образом, чтобы выступ 262 второго конца вставки на одной секции трубы 100 был соответствующим образом сопряжен с выступом 222 первого конца вставки на другой секции усовершенствованной трубы 100.

Когда две секции усовершенствованной трубы 100 соответствующим образом сцентрированы, эти две секции трубы 100 могут быть состыкованы друг с другом. На фигуре 9А представлена стадия стыковки, при которой две секции усовершенствованной трубы 100 состыковывают друг с другом. На стадии стыковки второй конец 160 одной секции усовершенствованной трубы 100 опускают на первый конец 120 другой секции трубы 100, пока две секции трубы 100 не войдут в соприкосновение друг с другом и/или две вставки 200 не будут полностью сопряжены друг с другом. Для соответствующего сопряжения выступы 262 второго конца вставки заполняют выемку между выступами 222 на первом конце вставки, а выступы 222 на первом конце вставки заполняют выемку между выступами 262 на втором конце вставки. Когда выступ 222 на первом конце вставки и выступ 262 на втором конце вставки будут соответствующим образом сопряжены, электрическое соединение 224 на первом конце вставки и электрическое соединение 264 на втором конце вставки будут электрически связаны между собой и обеспечат электрическое соединение, которое будет способно выдерживать резкое воздействие среды буровой скважины. После того как две усовершенствованные трубы 100 состыкованы друг с другом, они будут скреплены посредством навинчивания соединителя 300 на первый конец 120.

На фигуре 9В представлены две секции усовершенствованной трубы 100, прикрепленные друг к другу посредством соединителя 300. Соединитель 300 крепят к первому концу 120 посредством трубных ключей (не показаны), которые захватывают соединитель 300 и захват 126 под трубный ключ, и прилагают к соединителю 300 момент вращения, пока соединитель 300 не будет прочно навинчен на первый конец 120 буровой трубы. После этого две секции усовершенствованных труб 100 могут быть использованы для ведения процесса добычи.

На фигурах 10-14 представлен вариант осуществления конструкции с тремя проводами. Изготовление усовершенствованной буровой трубы с тремя проводами подобно изготовлению трубы с двумя проводами. При этом сборка нескольких усовершенствованных труб с тремя проводами подобна сборке нескольких усовершенствованных труб с двумя проводами. На фигуре 10 представлена стадия центрирования для варианта осуществления конструкции вставки с тремя проводами, при которой соединитель 300 установлен на втором конце 160. На фигуре 10 пунктирными линиями обозначено центрирование электрического соединения 224 на первом конце вставки и электрического соединения 264 на втором конце вставки. Когда два электрических соединителя соответствующим образом сцентрированы, также соответствующим образом будут сцентрированы выступ 222 на первом конце вставки и выступ 262 на втором конце вставки. На фигуре 11 представлен вид в поперечном сечении по линии 11-11 на фигуре 10 варианта осуществления конструкции вставки 200 с тремя проводами и усовершенствованной трубы 100. На фигуре 12 представлена стадия стыковки для варианта конструкции вставки 200 с тремя проводами. На фигуре 13 представлена стадия крепления двух секций усовершенствованной трубы 100 в случае варианта конструкции вставки 200 с тремя проводами, при этом соединитель отсоединен от первого конца трубы.

На фигуре 14 представлен вид в поперечном сечении по линии 14-14 на фигуре 13 варианта осуществления конструкции вставки с тремя проводами. Вставка 200 варианта конструкции с тремя проводами подобна вставке 200 варианта конструкции с двумя проводами, поскольку внутренний диаметр трубы 142 фактически такой же, что и наружный диаметр тела 242 вставки. На фигуре 15 подробно представлена геометрия вставки 200, провода 246 и усовершенствованной трубы 100 в зоне, обозначенной на фигуре 14 кругом 15. На фигуре 15 представлено то место, в котором в теле 242 вставки вырезана канавка 244 таким образом, что провод 246 не будет выступать выше наружной поверхности тела 242 вставки.

На фигуре 16 представлен погружной насос при ведении добычи. На фигуре 16 показано большое количество секций усовершенствованной трубы 100 с установленными вставками (не показаны). Мощность подводят от внешнего источника 402, понижают в трансформаторе 404, подают через вентиляционную коробку 406 и подводят к головной части 408 скважины. Энергию передают вниз к насосу 412 трубопровода и/или к двигателю 414. Буровую скважину 418 обычно крепят посредством обсадной трубы 416.

В отношении приведенного выше описания следует иметь в виду, что оптимальные соотношения размеров деталей изобретения, изменения размеров, материалов, формы, очертаний, функции и способа работы, сборки и использования будут вполне очевидны квалифицированным специалистам в этой отрасли, при этом предполагается, что все соотношения, эквивалентные тем, которые представлены на фигурах и раскрыты в описании, будут охвачены настоящим изобретением.

Изобретение относится к добыче углеводородов, в частности к конструкции трубопровода, используемого при этом. Обеспечивает предотвращение воздействия на провод, его пригодность к эксплуатации с любой трубой, защиту электрических соединений, быстрый и легкий процесс соединения. Устройство содержит усовершенствованную трубу, имеющую первый конец, второй конец, внутреннюю сторону и наружную сторону, цилиндрическую вставку, входящую в зацепление с внутренней стороной усовершенствованной трубы и имеющую первый конец и второй конец. В цилиндрической вставке в направлении ее длины расположена канавка. Внутри канавки расположен провод. На одном своем конце вставка имеет выступ, а на другом - выемку. Выступ первой трубы сопрягается с выемкой на второй трубе для соединения проводов этих труб. Способ крепления двух усовершенствованных труб состоит в том, что две трубы располагают соосно, центрируют выступ цилиндрической вставки первой трубы со впадиной вставки второй трубы, соединяют концы провода двух труб. Изготавливают трубу следующим образом: вырезают канавку с наружной стороны цилиндрической вставки, в которую заделывают провод, формируют выступ на первом конце цилиндрической вставки и выемку на втором конце цилиндрической вставки, соосно устанавливают вставку в усовершенствованную трубу. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство для обеспечения трубы передаточной способностью, содержащее усовершенствованную трубу, имеющую первый конец, второй конец, внутреннюю сторону и наружную сторону, цилиндрическую вставку, входящую в зацепление с внутренней стороной усовершенствованной трубы и имеющую первый конец и второй конец, по меньшей мере одну канавку, расположенную в направлении длины в цилиндрической вставке, по меньшей мере один провод, расположенный внутри канавки, по меньшей мере один выступ на первом конце цилиндрической вставки и по меньшей мере одну выемку на втором конце цилиндрической вставки, при этом по меньшей мере один выступ первой усовершенствованной трубы сопрягается с по меньшей мере одной выемкой на второй усовершенствованной трубе для соединения по меньшей мере одного провода между каждой из первой и второй усовершенствованных труб, когда несколько усовершенствованных труб, имеющих цилиндрические вставки, сцентрированы вдоль общей оси.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна канавка образована в наружной стороне вставки.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит пару соединителей, подсоединенных к по меньшей мере одному проводу, при этом один соединитель расположен на первом конце цилиндрической вставки и один соединитель расположен на втором конце цилиндрической вставки.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что соединители соединены, когда выступ сопряжен с выемкой.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что соединители представляют собой электрические соединители, соединение представляет собой электрическое соединение, провод представляет собой электрический провод.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что соединители представляют собой оптические соединители, соединение представляет собой оптическое соединение, провод представляет собой оптическое волокно.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит соединитель, посредством вращения зацепляемый со вторым концом первой усовершенствованной трубы и посредством вращения зацепляемый с первым концом второй усовершенствованной трубы для закрепления соединения между первой и второй усовершенствованными трубами.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что дополнительно содержит стопорный фланец соединителя, расположенный на первом конце усовершенствованной трубы, так что соединитель проходит за второй конец цилиндрической вставки.9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что соединитель посредством вращения зацеплен со вторым концом первой усовершенствованной трубы, используя мелкую резьбу, при этом он дополнительно содержит крупную резьбу для зацепления с первым концом второй усовершенствованной трубы.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что крупная резьба представляет собой коническую резьбу.11. Устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что труба использована в буровой скважине для добычи текучих сред из подземной формации.12. Способ крепления первой усовершенствованной трубы ко второй усовершенствованной трубе, при этом каждая усовершенствованная труба имеет соосную с ней цилиндрическую вставку, продольную канавку, образованную в наружной стороне вставки, и по меньшей мере один провод, расположенный в канавке, при этом способ содержит следующие стадии: расположение первой усовершенствованной трубы соосно со второй усовершенствованной трубой; центрирование по меньшей мере одного выступа, отходящего от первого конца цилиндрической вставки, на второй усовершенствованной трубе с по меньшей мере одной выемкой на втором конце цилиндрической вставки первой усовершенствованной трубы; соединение первого конца по меньшей мере одного провода во второй усовершенствованной трубе со вторым концом по меньшей мере одного провода в первой усовершенствованной трубе; крепление первой усовершенствованной трубы ко второй усовершенствованной трубе.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что вторую усовершенствованную трубу располагают по вертикали над первой усовершенствованной трубой.14. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно содержит электрическое соединение первого конца по меньшей мере одного провода в первой усовершенствованной трубе со вторым концом по меньшей мере одного провода во второй усовершенствованной трубе.15. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно содержит оптическое соединение первого конца по меньшей мере одного провода в первой усовершенствованной трубе со вторым концом по меньшей мере одного провода во второй трубе.16. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно содержит крепление первой усовершенствованной трубы ко второй усовершенствованной трубе с помощью соединителя, входящего в зацепление при его вращении.17. Способ изготовления усовершенствованной трубы, содержащий следующие стадии: вырезание по меньшей мере одной канавки с наружной стороны цилиндрической вставки; заделывание по меньшей мере одного провода в по меньшей мере одну канавку в цилиндрической вставке; формирование по меньшей мере одного выступа на первом конце цилиндрической вставки и по меньшей мере одной выемки на втором конце цилиндрической вставки; установку цилиндрической вставки в усовершенствованную трубу соосно с ней.18. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно содержит скрепление первой и второй усовершенствованных труб с помощью соединителя, входящего в зацепление при его вращении, при этом по меньшей мере один выступ на первом конце цилиндрической вставки сопрягается с по меньшей мере одной выемкой на втором конце цилиндрической вставки.19. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно содержит крепление цилиндрической вставки в усовершенствованной трубе.20. Способ по п.19, отличающийся тем, что цилиндрическую вставку крепят в усовершенствованной трубе, используя механические средства крепления.21. Способ по п.19, отличающийся тем, что цилиндрическую вставку крепят в усовершенствованной трубе, используя связующие вещества.22. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно содержит крепление соединителя к каждому из первого конца и второго конца провода.23. Способ по п.22, отличающийся тем, что в качестве провода используют электрический провод и дополнительно осуществляют электрическое соединение по меньшей мере одного провода с электрическим соединителем.24. Способ по п.22, отличающийся тем, что в качестве провода используют оптический провод и дополнительно осуществляют оптическое соединение по меньшей мере одного провода с оптическим соединителем.