УТЯЖЕЛЕННАЯ БУРИЛЬНАЯ ТРУБА С ДВУХУПОРНЫМ ЗАМКОВЫМ РЕЗЬБОВЫМ СОЕДИНЕНИЕМ Российский патент 2020 года по МПК E21B17/42 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и горной промышленности, а именно, к устройствам, предназначенным для предохранения от износа утяжеленных бурильных труб за счет своей высокой массы и нагрузки на породоразрушающий инструмент, долото, фрезы и прочий инструмент, а также для повышения герметичности резьбового соединения бурильных труб и увеличения их крутящего момента.

Изобретение является промышленно применимым.

Утяжеленные бурильные трубы, предназначенные для создания осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент и поддержания колонны бурильных труб в растянутом состоянии, соединяются непосредственно труба в трубу, для чего снабжены замковым резьбовым соединением. На верхнем конце трубы распложено муфтовое замковое резьбовое соединение, на нижнем конце ниппельное замковое резьбовое соединение.

Замковое резьбовое соединение является концентратором напряжений утяжеленной бурильной трубы, так как оно работает в тяжелых условиях, имеет жесткую конструкцию и обладает низкими прочностными характеристиками. После свинчивания утяжеленной бурильной трубы резьба находится в напряженном состоянии из-за действия сил, растягивающих ниппель и сжимающих муфтовую часть. При прохождении искривленных участков скважины изгибающая нагрузка на резьбовое соединение увеличивается, а при вращении колонны дополнительно приобретает циклический характер, обладающий наиболее разрушительным действием, ведущим к накоплению усталостных напряжений, и, в последствии, к слому, либо промыву по усталостной трещине резьбового соединения утяжеленной бурильной трубы.

В действующей бурильной колонне крутящий момент зависит от глубины бурения, при этом соединения, находящиеся в нижней части бурильной колонны, подвергаются наиболее интенсивным нагрузкам и именно в них должна обеспечиваться затяжка с надлежащим крутящим моментом. Затяжка и закрепление резьбы является наиболее важным этапом сборки утолщенных бурильных труб.

Известна утяжеленная бурильная труба с замковым резьбовым соединением по стандарту API 7 и ГОСТ 28487-90, ГОСТ Р50864-96 и центральным промывочным каналом.

Недостатком известной утяжеленной бурильной трубы является малая усталостная прочность резьбового соединения и, как следствие, низкий срок службы трубы.

В отличие от известной конструкции утяжеленной бурильной трубы, содержащей одноупорное замковой резьбовое соединение, предлагаемая конструкция содержит двухупорное замковое резьбовое соединение, чем обеспечивает высокую сопротивляемость резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб усталостному износу и передачу большего по сравнению с одноупорной замковой резьбой крутящего момента от бурильной колонны или реактивного момента от забойного двигателя, а также исключает заклинивание замков при экстремальных моментах кручения.

Целью заявленного изобретения является повышение прочности и герметичности резьбового соединения и, как следствие, надежности, срока службы и снижение затрат на содержание утяжеленной бурильной трубы за счет повышения сопротивления усталости резьбовых соединений более чем в 2 раза благодаря конструктивным особенностям заявляемой утяжеленной бурильной трубы и увеличения ее крутящего момента более, чем на 40%.

Поставленная задача достигается за счет выполнения в утяжеленной бурильной трубе замкового резьбового соединения двухупорной конструкции.

Утяжеленная бурильная труба на верхнем своем конце снабжена муфтой, имеющей муфтовое замковое резьбовое соединение, а на нижнем своем конце ниппелем, имеющим ниппельное замковое резьбовое соединение. Трубы в колонне соединяются непосредственно труба в трубу посредством соответствующих замковых резьбовых соединений ниппеля и муфты, соответственно. При этом ниппель верхней трубы колонны, расположенный в нижнем конце трубы, размещается в муфте, расположенной на верхнем конце размещенной ниже трубы, посредством замкового резьбового соединения муфты и ниппеля.

Соединение осуществляется с помощью заявленного в настоящем изобретении двухупорного замкового резьбового соединения.

Технический результат достигается за счет того, что в отличие от известного одноупорного замкового резьбового соединения в утяжеленной бурильной трубе выполнено двухупорное резьбовое замковое соединение, содержащее два упора, верхний упор и нижний упор. При этом нижний упор выполнен в виде внутреннего заплечика, который представляет собой продолжение торца ниппеля с формированием на окончании контактного торца в форме плоской площадки, и который при свинчивании упирается в нижний внутренний торец муфты, выполненный в виде специальной ответной проточки внутри муфты.

Двухупорное замковое резьбовое соединение состоит из охватываемой поверхности ниппеля и охватывающей поверхности муфты.

Охватываемая поверхность ниппеля, размещаемого внутри муфты, снабжена наружной резьбой, соответствующей внутренней резьбе охватывающей поверхности муфты, и двумя упорами, верхним и нижним, с наружными контактными торцами, верхним наружным контактным торцом и нижним наружным контактным торцом, соответственно.

Охватывающая поверхность муфты снабжена внутренней резьбой, соответствующей наружной резьбе охватываемой поверхности ниппеля, и двумя упорами, верхним и нижним, с внутренними контактными торцами, верхним внутренним контактным торцом и нижним внутренним контактным торцом, соответственно.

Наружные контактные торцы ниппеля верхний и нижний соответствуют двум внутренним контактным торцам муфты, верхнему и нижнему, образуя узлы, состоящие каждый из внутреннего контактного торца муфты и соответствующего ему наружного контактного торца ниппеля.

При этом замковое резьбовое соединение выполнено таким образом, что нижний упор охватываемой поверхности замкового резьбового соединения ниппеля с наружной резьбой выполнен в форме внутреннего заплечика, представляющего собой продолжение торца ниппеля с формированием на конце контактного торца в форме плоской площадки. А охватывающая поверхность замкового резьбового соединения муфты с соответствующей внутренней резьбой снабжена нижним внутренним контактным торцом в виде специальной ответной проточки.

При размещении охватываемой поверхности ниппеля внутри охватывающей поверхности муфты и свинчивании соответствующие наружные контактные торцы ниппеля упираются в соответствующие внутренние контактные торцы муфты. При этом соответствующий нижний наружный контактный торец охватываемой поверхности ниппеля, выполненный в форме плоской площадки, упирается в соответствующий нижний внутренний контактный торец муфты, выполненный в виде специальной ответной проточки, и расположенный за последним витком внутренней резьбы муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2)

Ниже приводится перечень прилагаемых чертежей.

Фиг. 1 - вид заявляемой утяжеленной бурильной трубы с замковым резьбовым соединением в разрезе, где:

1 - тело бурильной трубы,

2 - центральный промывочный канал,

3 - ниппель,

4 - муфта,

5 - двухупорное замковое резьбовое соединение.

Фиг. 2 - вид муфты в разрезе, где:

4 - муфта,

6 - охватывающая поверхность замкового резьбового соединения муфты,

7 - внутренняя резьба охватывающей поверхности замкового резьбового соединения муфты,

8 - нижний внутренний контактный торец муфты,

8а - верхний наружный контактный торец муфты.

Фиг. 3 - вид ниппеля в разрезе, где:

3 - ниппель,

9 - охватываемая поверхность замкового резьбового соединения ниппеля,

10 - наружная резьба отхватываемой поверхности замкового резьбового соединения ниппеля,

11 - нижний наружный контактный торец ниппеля,

11а - верхний наружный контактный торец ниппеля.

Фиг. 4 - Общий вид двухупорного замкового резьбового соединения в сборе, где:

12 - верхний упор ниппеля двухупорного замкового резьбового соединения,

12а - нижний упор ниппеля двухупорного замкового резьбового соединения.

Ниже приводится осуществление изобретения со ссылкой на приложенные чертежи

Двухупорное замковое резьбовое соединение состоит из охватываемой поверхности 9 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) и охватывающей поверхности 6 (Фиг. 2) муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2).

Охватываемая поверхность 9 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3), размещаемая в охватывающей поверхности 6 (Фиг. 2) муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2), снабжена наружной резьбой 10 (Фиг. 3), соответствующей внутренней резьбе 7 (Фиг. 2) охватывающей поверхности 6 (Фиг. 2) муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2), и двумя упорами с наружными контактными торцами, верхним наружным контактным торцом 11а (Фиг. 3) и нижним наружным контактным торцом 11 (Фиг. 3), соответственно.

Охватывающая поверхность 6 (Фиг. 2) муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2) снабжена внутренней резьбой 7 (Фиг. 2), соответствующей наружной резьбе 10 (Фиг. 3) охватываемой поверхности 9 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) и двумя упорами с внутренними контактными торцами, нижним внутренним контактным торцом 8 (Фиг. 2) и верхним внутренними контактным торцом 8а (Фиг. 2), соответственно.

Наружные контактные торцы ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3), верхний наружный контактный торец 11а (Фиг. 3) и нижний наружный контактный торец 11 (Фиг. 3) соответствуют двум внутренним контактным концам муфты 4 (Фиг. 2), верхнему внутреннему контактному торцу 8а (Фиг. 2) и нижнему внутреннему контактному торцу 8 (Фиг. 2), образуя узлы, состоящие каждый из внутреннего контактного торца муфты и соответствующего ему наружного контактного торца ниппеля.

При этом замковое резьбовое соединение выполнено таким образом, что нижний упор 12а (Фиг. 4) охватываемой поверхности замкового резьбового соединения 9 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) с наружной резьбой 10 (Фиг. 3) выполнен в форме внутреннего заплечика, представляющего собой продолжение верхнего наружного контактного торца 11а (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) с формированием на конце нижнего наружного контактного торца 11 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) в форме плоской площадки. А охватывающая поверхность замкового резьбового соединения 6 (Фиг. 2) муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2) с соответствующей внутренней резьбой 7 (Фиг. 2) снабжена нижним внутренним контактным торцом 8 (Фиг. 2) в виде специальной ответной проточки.

При размещении охватываемой поверхности 9 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) внутри охватывающей поверхности 6 (Фиг. 2), муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2) соответствующие наружные контактные торцы ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3) упираются в соответствующие внутренние контактные торцы муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2), при этом нижний наружный контактный торец 11 (Фиг. 3) охватываемой поверхности 9 (Фиг. 3) ниппеля 3 (Фиг. 1, Фиг. 3), выполненный в форме плоской площадки, упирается в выполненный в виде специальной ответной проточки и расположенный за последним витком внутренней резьбы муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2) нижний внутренний контактный торец 8 (Фиг. 2) охватывающей поверхности 9 (Фиг. 2) муфты 4 (Фиг. 1, Фиг. 2).

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и горной промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для предохранения от износа утяжеленных бурильных труб за счет своей высокой массы и нагрузки на породоразрушающий инструмент, долото, фрезы и прочий инструмент, а также для повышения герметичности резьбового соединения бурильных труб и увеличения их крутящего момента. Утяжеленная бурильная труба включает тело трубы, центральный промывочный канал, муфту и ниппель с замковыми резьбовыми соединениями. Замковое резьбовое соединение выполнено с двухупорной конструкцией, в которой замковое резьбовое соединение состоит из охватывающей поверхности муфты с внутренней резьбой, с двумя упорами, верхним и нижним, с верхним внутренним контактным торцом и нижним внутренним контактным торцом, расположенным за последним витком резьбы и выполненным в виде специальной ответной проточки, и охватываемой поверхности ниппеля с наружной резьбой, с двумя упорами, верхним и нижним, с верхним наружным контактным торцом и нижним наружным контактным торцом, представляющим собой продолжение верхнего торца ниппеля в форме заплечика с формированием на окончании плоской площадки, при свинчивании и контактировании соответствующих контактных торцов ниппеля и муфты, упирающейся в специальную ответную проточку, выполненную внутри муфты. Технический результат состоит в повышении прочности и герметичности резьбового соединения и, как следствие, надежности, срока службы, снижении затрат на содержание утяжеленной бурильной трубы за счет повышения сопротивления усталости резьбовых соединений более чем в 2 раза благодаря конструктивным особенностям заявляемой утяжеленной бурильной трубы и увеличению ее крутящего момента более чем на 40%. 4 ил.

Утяжеленная бурильная труба, включающая тело трубы, центральный промывочный канал, муфту и ниппель с замковыми резьбовыми соединениями, отличающаяся тем, что замковое резьбовое соединение выполнено с двухупорной конструкцией, в которой замковое резьбовое соединение состоит из охватывающей поверхности муфты с внутренней резьбой, с двумя упорами, верхним и нижним, с верхним внутренним контактным торцом и нижним внутренним контактным торцом, расположенным за последним витком резьбы и выполненным в виде специальной ответной проточки, и охватываемой поверхности ниппеля с наружной резьбой, с двумя упорами, верхним и нижним, с верхним наружным контактным торцом и нижним наружным контактным торцом, представляющим собой продолжение верхнего торца ниппеля в форме заплечика с формированием на окончании плоской площадки, при свинчивании и контактировании соответствующих контактных торцов ниппеля и муфты, упирающейся в специальную ответную проточку, выполненную внутри муфты.