СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗДЕЛИТЕЛЯ БУРОВОЙ КОЛОННЫ Российский патент 2008 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности, конкретно к компоновке низа колонны бурильных труб, еще более конкретно к устройствам для передачи информации о забойных параметрах, и предназначено для электрического разделения колонны бурильных труб.

Известны способ изготовления электрического разделителя колонны бурильных труб по патенту США №2917704, кл. 324-1, опубл. 1960 г., по которому переводники, соединенные между собой и изолируют друг от друга резьбовой прокладкой из токонепроводящего материала, установленной между профилями соединительных резьб. Переводники покрыты изнутри и снаружи электроизоляционным материалом.

Известен также способ изготовления электрического разделителя колонны бурильных труб по патенту США №3015500, кл. 285-47, опубл. 1962. Электрический разделитель содержит верхний и нижний переводники, связанные резьбовым коническим участком, установленную на этом участке электроизоляционную вставку, предохранительную гильзу, выполненную из двух половин, размещенную на наружной поверхности переводников и связанную с ней винтами, и электроизоляционную прокладку, установленную между нижним торцом гильзы и торцом нижнего переводника.

Известен способ изготовления электрического разделителя колонны бурильных труб по А.с. СССР №41554, МПК 3 Е21В 47/00.

Этот электрический разделитель колонны бурильных труб содержит верхний и нижний части корпуса, соединенные резьбовым участком с диэлектрическим покрытием и цилиндрические слои электроизоляционного материала на наружной и внутренней поверхностях.

Недостатком этого электрического разделителя является затрудненный монтаж скважинной аппаратуры, т.к. в нем не предусмотрены узлы для крепления герметичного кожуха со скважинной аппаратурой.

Известен способ изготовления электрического разделителя буровой колонны по патенту РФ №2200836, МПК 7 Е21В 47/12, опубл. 20.03.03 г. (прототип).

Этот способ изготовления электрического разделителя буровой колонны, включает нанесение (намотку) на резьбовое соединение композиционного диэлектрического материала, свинчивание муфтовой и ниппельной частей электрического разделителя по резьбе через композиционный диэлектрический материал и нанесение слоя диэлектрического материала по наружной поверхности муфтовой и ниппельной частей.

Недостатки способа:

1. Низкая прочность изделия и аварийные ситуации, связанные с обрывом колонны бурильных труб по электрическому разделителю или развинчиванием частей электрического разделителя.

2. Низкая надежность работы из-за случаев короткого замыкание верхней и нижней частей электрического разделителя и отслоение покрытия из-за плохой его адгезии с металлом.

3. Плохое качество покрытия: наличие пузырьков воздуха внутри и каверн снаружи слоя покрытия.

4. Сложность изготовления разделителя из-за большого количества не поддающихся контролю операций.

5. Использование ручного труда при работе с вредными веществами в процесс нанесения покрытия на специальную резьбу, снаружи и внутри разделителя.

6. Использование для покрытия дефицитных, дорогостоящих материалов.

Задачей создания изобретения является повышение прочности и надежности электрического разделителя.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что способ изготовления электрического разделителя буровой колонны, включающий нарезание конической резьбы на муфтовой и ниппельной частях электрического разделителя, пескоструйную обработку и обезжиривание свинчиваемых деталей, нанесение на резьбовое соединение ниппельной части композиционного диэлектрического материала, свинчивание частей электрического разделителя по резьбе через композиционный диэлектрический материал, установку диэлектрической вставки внутри электрического разделителя и нанесение слоя диэлектрического материала на его наружную поверхность, отличающийся тем, что осуществляют формовку резьбы по композиционному диэлектрическому материалу, образующему диэлектрическую прокладку, диэлектрическую вставку внутри электрического разделителя выполняют в виде фторопластовой трубы, которую устанавливают внутрь электрического разделителя через уплотнительные кольца, фиксируют с обеих сторон металлическими втулками и герметизируют, закачивая под давлением 20-30 МПа воду во внутреннюю полость заглушенного по концам разделителя, добиваясь вытеснения из-под фторопластовой трубы воздуха через предварительно просверленное сквозное отверстие в ниппельной или муфтовой части разделителя, которое затем заваривают, не снимая давления во внутренней полости разделителя, при этом коническую резьбу выполняют с профилем треугольной формы со скругленными углами или с круглым профилем для исключения концентраторов напряжений в резьбе. Нанесение диэлектрического материала на наружную поверхность электрического разделителя выполняют методом формования под давлением с использованием пресс-формы из резины, герметиков или из композиционного диэлектрического материала методом намотки.

Проведенный анализ и патентные исследования показали, что предложенное техническое решение удовлетворяет критериям изобретения, а именно обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.

Электрический разделитель состоит из двух свинчиваемых деталей: муфтовой части 1 и ниппельной части 2, на обеих частях выполнена коническая резьба. По резьбе сформирована диэлектрическая прокладка 3. На наружной поверхности электрического разделителя выполнен слой диэлектрического материала 4, а на внутренней поверхности - фторопластовая труба 5. Фторопластовая труба загерметизирована при помощи уплотнительных колец 6 и зажата с обеих сторон металлическими втулками 7, а герметизацию изолирующей фторопластовой трубы выполняют, закачивая под давлением 20-30 МПа воду во внутреннюю полость заглушенного по концам разделителя, добиваясь вытеснения из под фторопластовой трубы воздуха через предварительно просверленное сквозное отверстие в ниппельной части разделителя, которое затем заваривают, не снимая давления во внутренней полости разделителя.

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА:

1. Нарезают коническую резьбу на одном конце муфтовой части 1 и на ниппельной части 2 электрического разделителя, причем на муфтовой части 1 нарезают внутреннюю резьбу, на ниппельной части 2 нарезают наружную резьбу. Коническую резьбу выполняют с профилем треугольной формы со скругленными углами или круглым профилем для исключения концетраторов напряжений в резьбе.

2. Обрабатывают свинчиваемые детали: муфтовую и ниппельную части 1 и 2 методом пескоструйной обработкой, обезжириванием и наносят подложку, повышающую адгезионные свойства, например, акриловый клеевой слой, см. htpp://www.tapes.ru.

3. Наносят (например, методом намотки) композиционный диэлектрический материал на коническую резьбу ниппельного участка 2 электрического разделителя для формирования электроизоляционной прокладки.

4. После нанесения композиционного диэлектрического материала осуществляют формовку резьбы по композиционному диэлектрическому материалу.

5. Потом наносят связующее (входящее в состав используемого композиционного диэлектрического материала, например, эпоксидный клей) на свинчиваемые поверхности конических резьб свинчиваемых деталей 1 и 2 и с моментом 2-4 тонн /метр (в зависимости от диаметра разделителя) свинчивают между собой ниппельную и муфтовую части разделителя. После чего проводят полимеризацию изолирующего слоя.

6. Внутри электрического разделителя устанавливают уплотнительные кольца 6, потом фторопластовую трубу 5.

7. Устанавливают две металлические втулки 7, ограничивающих фторопластовую трубу из пластичной (немагнитной) стали.

8. Раскатывают металлические втулки 7.

9. Герметизацию изолирующей фторопластовой трубы выполняют, закачивая под давлением 20-30 МПа воду во внутреннюю полость заглушенного по концам разделителя, добиваясь вытеснения из под фторопластовой трубы воздуха через предварительно просверленное сквозное отверстие в ниппельной части разделителя, которое затем заваривают не снимая давления во внутренней полости разделителя.

10. Нанесение диэлектрического материала на наружную поверхность электрического разделителя выполняют методом формования под давлением с использованием пресс-формы, предварительно обработав поверхности в соответствии с п.2 приведенной технологии. Покрытие наружной поверхности может быть также выполнено из композиционного диэлектрического материала методом намотки или формованием покрытия из резины, герметика.

Применение изобретения позволило:

- за счет использования конической резьбы с треугольным профилем, имеющим скругления углов или резьбы круглого профиля, исключающих концентраторы напряжений в резьбе, увеличить прочность изделия и предотвратить аварийные ситуации, связанные с обрывом или развинчиванием колонны бурильных труб по электрическому разделителю,

- повысить надежность работы, исключив короткое замыкание верхней и нижней частей электрического разделителя из-за разрушения диэлектрической прокладки 3 и отслоения покрытия из-за недостаточной адгезии покрытия к металлу или размыва покрытия в условиях знакопеременных нагрузок, агрессивной и абразивной среды, высоких температур и давлений,

- повысить технологичность и облегчить изготовление разделителя из-за использования в его конструкции фторопластовых изолирующих труб,

- повысить ресурс и надежность внутренней изолирующей вставки из-за высоких диэлектрических, эксплуатационных свойств и износостойкости фторопласта и герметизации под давлением 20-30 МПа, соответствующим реальным давлениям бурового раствора в процессе эксплуатации,

- механизировать процесс нанесения покрытия снаружи,

- использовать для наружного покрытия различные диэлектрические материалы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для изготовления электрических разделителей (ЭР). Техническим результатом изобретения является увеличение прочности и надежности ЭР. Для этого на муфтовой и ниппельной частях ЭР нарезают коническую резьбу, осуществляют пескоструйную обработку и обезжиривание свинчиваемых деталей и наносят на резьбовое соединение ниппельной части композиционный диэлектрический материал (КДМ). Затем свинчивают части ЭР по резьбе через КДМ, устанавливают диэлектрическую вставку (ДВ) внутри ЭР и наносят слой КДМ на его наружной поверхности. Нанесение диэлектрического покрытия на наружной поверхности ЭР выполняют методом формования под давлением с использованием пресс-формы из резины, герметиков или из КДМ методом намотки. Осуществляют формовку резьбы по КДМ, образующему диэлектрическую прокладку. При этом ДВ внутри ЭР выполняют в виде фторопластовой трубы, которую устанавливают внутрь ЭР через уплотнительные кольца, фиксируют с обеих сторон металлическими втулками и герметизируют. При этом закачивают под давлением 20-30 МПа воду во внутреннюю полость заглушенного по концам ЭР, добиваясь вытеснения из-под ДВ воздуха через предварительно просверленное сквозное отверстие в ниппельной или муфтовой части ЭР, которое затем заваривают, не снимая давления во внутренней полости ЭР. При этом коническую резьбу выполняют с профилем треугольной формы со скругленными углами или с круглым профилем для исключения концентраторов напряжений в резьбе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления электрического разделителя буровой колонны, включающий нарезание специальной конической резьбы на муфтовой и ниппельной частях электрического разделителя, пескоструйную обработку и обезжиривание свинчиваемых деталей, нанесение на резьбовое соединение ниппельной части композиционного диэлектрического материала, свинчивание частей электрического разделителя по резьбе через композиционный диэлектрический материал, установку диэлектрической вставки внутри электрического разделителя и нанесение слоя диэлектрического материала на его наружной поверхности, отличающийся тем, что осуществляют формовку резьбы по композиционному диэлектрическому материалу, образующему диэлектрическую прокладку, диэлектрическую вставку внутри электрического разделителя выполняют в виде фторопластовой трубы, которую устанавливают внутрь электрического разделителя через уплотнительные кольца, фиксируют с обеих сторон металлическими втулками и герметизируют, закачивая под давлением 20-30 МПа воду во внутреннюю полость заглушенного по концам разделителя, добиваясь вытеснения из-под фторопластовой трубы воздуха через предварительно-просверленное сквозное отверстие в ниппельной или муфтовой части разделителя, которое затем заваривают, не снимая давления во внутренней полости разделителя, при этом коническую резьбу выполняют с профилем треугольной формы со скругленными углами или с круглым профилем для исключения концентраторов напряжений в резьбе.2. Способ по 1, отличающийся тем, что нанесение диэлектрического покрытия на наружной поверхности электрического разделителя выполняют методом формования под давлением с использованием пресс-формы из резины, герметиков или из композиционного диэлектрического материала методом намотки.