Защитное устройство для наружной и внутренней резьбы насосно-компрессорных труб Российский патент 2025 года по МПК B65D59/02 B65D59/06 

Изобретение предназначено для защиты внутренней или наружной винтовой резьбы на концах нефтегазовых насосно-компрессорных труб (НКТ) после их очистки от асфальто-смоло-парафиновых отложений и льда и может быть использовано на открытом воздухе в условиях холодного климата.

При проведении работ текущего и капитального ремонта скважин (ТКРС), таких как, замена штангового насоса, смена насосно-компрессорных труб (НКТ), очистка подъемной колонны, песчаных пробок или капитального ремонта на этапе спуска колонны НКТ в скважину одним из важных вопросов, является проверка качества резьбового соединения НКТ и его герметизация с применением смазки. Особенно это актуально в зимнее время, когда после паровой очистки на мостках или на приемном мосту, уложенные штанги покрываются наледью и снегом.

Защитные устройства (протекторы) служат для защиты внутренней или наружной винтовой резьбы на концах скважинных труб от возможных повреждений в процессе транспортировки и хранения скважинных труб. Когда скважинные трубы находятся в работе, то есть, когда они соединены между собой для образования колонны труб, защитные устройства снимаются.

Известны резьбовые защитные устройства для скважинных труб (https://nktpro.ru/1-protektory-rezbovye.html) - это протекторы защитные резьбовые (колпак и ниппель) из полиэтилена армированные, неармированные и со стальной обечайкой для защиты резьбы обсадных и насосно-компрессорных труб и муфт к ним. Защитное устройство имеет цилиндрический корпус, снабженный винтовой резьбой для взаимодействия с винтовой резьбой скважинной трубы, причем в первом классе подобных устройств их цилиндрический корпус имеет внутреннюю винтовую резьбу, которая сопрягается с наружной винтовой резьбой соответствующего конца скважинной трубы. Во втором классе подобных устройств их цилиндрический корпус имеет наружную винтовую резьбу, которая сопрягается с внутренней винтовой резьбой соответствующего конца скважинной трубы. При установке таких устройств оператор навинчивает/ввинчивает устройства на/в концы скважинных труб. При демонтаже этих устройств оператор вручную вывинчивает устройства из концов труб. Недостаток подобных устройств заключается в том, что навинчивание и вывинчивание защитных устройств по отношению к скважинным трубам требует времени. Это связано с тем, что навинчивание и вывинчивание предполагает относительное перемещение по сравнительно длинной винтовой траектории, преодолевая сравнительно высокое трение. Поскольку скважинные операции обычно требуют манипулирования большим количеством скважинных труб, трудоемкая задача монтажа и демонтажа большого числа защитных устройств отрицательно сказывается на скорости проведения операций и/или повышает соответствующие затраты на рабочую силу при проведении работ.

Известно «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕЗЬБЫ обсадных труб» патент на полезную модель №69036, МПК B65D 59/06, 2007 г, содержащее пластмассовую резьбовую деталь, в котором резьбовая деталь изготовлена из термостойкого полипропилена и выполнена в виде кольца с внутренней резьбой, армированного снаружи металлической обечайкой, концевая часть которой образует полутор над внешним плоским торцом резьбовой детали, при этом в полуторе металлической обечайки выполнены, по меньшей мере, два диаметрально расположенных отверстия под торцевой ключ. Недостатком указанного устройства является сложность демонтажа устройства для защиты резьбы в зимнее время при сжатии полиэтилена и замерзании смазки.

Известно «ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ТРУБ» (патент RU №2541493 с конвенционным приоритетом от 21.12.2009, МПК B65D 59/02; B65D 59/06), патентообладатель - ПАЙП-ПРОТЕК Б.В. (NL). Защитное устройство по изобретению №2541493 может легко с незначительным трением надеваться на конец скважинной трубы путем введения стенки муфты коаксиально в конец трубы или, если потребуется, путем скольжения стенки муфты коаксиально поверх конца трубы. Снятие защитного устройства со скважинной трубы выполняется также просто для защитного устройства по изобретению. Устройство содержит покрывающую муфту и исполнительный элемент. Исполнительный элемент содержит рукоятку, которая способна совершать скольжение вручную относительно покрывающей муфты с по меньшей мере одним компонентом в аксиальном направлении покрывающей муфты для реализации возможности скольжения исполнительного элемента, при этом рукоятка в заблокированном состоянии способна совершать поворот вручную относительно покрывающей муфты вокруг упомянутого осевого направления в положение, в котором заблокирована возможность скольжения исполнительного элемента в, по меньшей мере, направлении перехода в разблокированное состояние. Недостатком устройства является сложность его применения в зимнее время в условиях холодного климата, поскольку устройство имеет телескопическое строение с соосным движением внешнего цилиндра по отношению к фиксированному внутреннему цилиндру и с двумя выемками для поворота и фиксации ручки, где может скапливаться снег или лед и препятствовать монтажу и демонтажу защиты.

Наиболее близким к заявленному решению является «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАРУЖНОЙ РЕЗЬБЫ ТРУБ» (патент RU №2466918 с приоритетом от 08.11.2011, МПК B65D 59/00, патентообладатель - ООО «Полимерпром». Устройство содержит металлическую обечайку и защитный элемент из эластомера, выполненный в виде колпака с внутренней резьбой, причем как металлическая обечайка, так и защитный элемент выполнены из двух частей, при этом составные части металлической обечайки на линиях стыка соединены шплинтовым замком. Для сборки устройства две составные части металлической обечайки соединяют между собой по одной линии стыка шплинтом, который вставляют в петли смежных краев составных частей обечайки. Составные части защитного элемента, сложенные в цилиндр, вставляют на металлическую обечайку и замыкают всю конструкцию другим шплинтовым замком, после этого в защитном элементе нарезают внутреннюю резьбу и при необходимости навинчивают устройство на резьбовой конец трубы с применением резьбо-уплотнительной смазки. Наличие шплинтового замка позволяет произвести снятие колпака с трубы без свинчивания путем удаления шплинтов. Недостаток устройства заключается в том, что навинчивание и вывинчивание защитных устройств по отношению к скважинным трубам довольно трудоемко и требует времени. Недостаток устройства заключается в том, что в зимнее время операции по снятию и установки шплинтового замка в момент монтажа и демонтажа защиты, которые выполняются в рукавицах, практически невозможны.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании заявленного изобретения - предохранение резьбы НКТ после очистки ее от загрязнений и льда и создание альтернативного решения, согласно которому выполняемые вручную монтаж и демонтаж защитных устройств для скважинных труб упрощается и ускоряется, при этом такое защитное устройство в его смонтированном состоянии надежно крепится к трубе.

Технический результат - значительные упрощение и повышение скорости монтажа и демонтажа устройства при сохранении надежности устройства. Заявитель разработал защитные устройства не только для наружной, но и внутренней резьбы, основанные на другом принципе, а не просто на навинчивании/вывинчивании защитного устройства относительно винтовой резьбы трубы.

Указанный технический результат достигается за счет того, что защитное устройство изготовлено из ударопрочной морозостойкой полимерной композиции с каучуком и выполнено в форме кегли с удобной для захвата рукоятью и конической поверхностью, имитирующей (повторяющей) резьбу, предназначенную для контакта с резьбой НКТ, при этом коническая поверхность имеет длину, равную длине защищаемой резьбы НКТ и ограничена кольцевым упором.

Устройство для защиты внутренней резьбы НКТ изготовлено из материала на каучуковой основе и выполнено в виде кегли с имитированной резьбой на наружной конической поверхности, донышком и кольцевым наружным упором, при этом длина конической поверхности с имитированной резьбой равна длине внутренней резьбы НКТ.

Устройство для защиты наружной резьбы НКТ изготовлено из материала на каучуковой основе и выполнено в виде полой кегли с имитированной резьбой на внутренней конической поверхности и кольцевым внутренним упором, при этом длина внутренней конической поверхности с имитированной резьбой равна длине наружной резьбы НКТ и ограничена конусным выступом на дне кегли.

Краткое описание графических материалов:

Фиг. 1 - устройство для защиты внутренней резьбы НТК (изометрия с разрезом 1/4 - без внутренней полости);

Фиг. 2 - устройство для защиты внутренней резьбы НТК (изометрия с разрезом 1/4 - с внутренней полостью);

Фиг. 3 - схема защиты внутренней резьбы насосно-компрессорных труб (вид в разрезе);

Фиг. 4 - устройство для защиты наружной резьбы НТК (изометрия с разрезом 1/4 - без внутренней полости);

Фиг. 5 - устройство для защиты наружной резьбы НТК (изометрия с разрезом 1/4 - с внутренней полостью);

Фиг. 6 - схема защиты наружной резьбы насосно-компрессорных труб (вид в разрезе).

Заявленное защитное устройство 1 имеет коническую поверхность 2 с резьбой 3, предназначенной для контакта с резьбой НКТ, при этом резьба 3, выполненная на конической поверхности защитного устройства из полимерной композиции с каучуком, пластична и при контакте с резьбой НКТ легко входит в зацепление, не требуя навинчивании/вывинчивании защитного устройства относительно винтовой резьбы НКТ. Другими словами, зубцы резьбы 3 могут упруго деформироваться и выпрямляться, когда защитное устройство 1 войдет в зацепление с резьбой НКТ, обеспечивая возможность надежного взаимодействия с резьбой НКТ. Защитное устройство может быть выполнена с армирующим материалом 4 внутри.

Устройство для защиты внутренней резьбы насосно-компрессорных труб (Фиг.1 и Фиг.2) имеет наружную резьбу, которая входит в зацепление с внутренней резьбой соответствующей части насосно-компрессорной трубы (Фиг.3).

Устройство для защиты наружной резьбы насосно-компрессорных труб (Фиг.4 и Фиг.5) имеет внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с наружной резьбой насосно-компрессорной трубы (Фиг.6).

Наличие полости 5 в защитном устройстве в сочетании с армирующим материалом 4 дает дополнительную упругость защитному устройству при установке его в НКТ и облегчает конструкцию защитного устройства в целом, ведь материал на основе каучука относительно тяжелый, при этом длина внутренней полости 5 должна, как минимум, превышать половину длины защитного устройства.

При монтаже труб для стыковки с другой трубой, НКТ тащат за один конец подъемным механизмом, а другой конец НКТ во время подъема скользит по желобу, поэтому защитное устройство должно надежно «сидеть» на конце НКТ и быть достаточно упругим и гибким, чтобы под весом тяжёлой трубы не повредить резьбу.

Заявленное решение раскрыто в отношении предпочтительных вариантов его осуществления, однако возможны и аналогичные варианты его осуществления, не выходящие за пределы объема правовой охраны настоящего изобретения.

Устройство работает следующим образом:

Для установки защитного устройства на внутреннюю резьбу НКТ (Фиг.3) оператор просто вставляет защитное устройство соосно центральной оси НКТ с внутренней резьбой и продвигает его до упора и проворачивает по часовой стрелке на 90 градусов, при этом резьбовая поверхность защитного устройства войдет в зацепление с резьбой НКТ, обеспечивая возможность надежного взаимодействия с ней. Благодаря такому взаимодействию защитное устройство надежно крепится в НКТ. Защитное устройство в заблокированном состоянии оператор может снять с конца НКТ поворотом защитного устройства против часовой стрелки на 90 градусов и простым выдёргиванием за рукоять.

Для установки защитного устройства на наружную резьбу НКТ (Фиг.6) оператор просто вставляет защитное устройство соосно центральной оси НКТ с наружной резьбой, охватывая резьбу НКТ вокруг, продвигает до кольцевого упора и проворачивает по часовой стрелке на 90 градусов, при этом резьбовая поверхность защитного устройства войдет в зацепление с наружной резьбой НКТ, обеспечивая возможность надежного взаимодействия с ней.

Благодаря такому взаимодействию защитное устройство надежно крепится в НКТ. Проталкивание защитного устройства и его зацепление с резьбой НКТ могут выполняться одним плавным движением руки оператора и не требует какого-либо специального инструмента или оборудования. Защитное устройство в заблокированном состоянии оператор может снять с конца НКТ поворотом защитного устройства против часовой стрелки на 90 градусов и простым выдёргиванием за рукоять.

Использование заявленного изобретения позволит значительно упростить процесс монтажа, повысить скорость монтажа и демонтажа защитного устройства при сохранении надежности соединения.

Изобретение предназначено для защиты внутренней или наружной винтовой резьбы на концах нефтегазовых насосно-компрессорных труб после их очистки от асфальто-смоло-парафиновых отложений и льда и может быть использовано на открытом воздухе в условиях холодного климата. Технический результат - значительные упрощение и повышение скорости монтажа и демонтажа устройства при сохранении надежности устройства. Защитное устройство для внутренней резьбы насосно-компрессорных труб содержит пластмассовую резьбовую деталь, выполненную в виде тела вращения. Наружная коническая поверхность резьбовой детали выполнена с резьбой, повторяющей резьбу насосно-компрессорной трубы и изготовлена из ударопрочной морозостойкой полимерной композиции с каучуком с возможностью упруго деформироваться и выпрямляться при вставлении в насосно-компрессорную трубу и зацеплении с ее резьбой при монтаже. Резьбовая деталь выполнена с рукоятью для захвата, а длина резьбы равна длине внутренней резьбы насосно-компрессорной трубы и ограничена наружным кольцевым упором. Также описано защитное устройство для наружной резьбы насосно-компрессорных труб. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Защитное устройство для внутренней резьбы насосно-компрессорных труб, содержащее пластмассовую резьбовую деталь, выполненную в виде тела вращения, отличающееся тем, что наружная коническая поверхность резьбовой детали выполнена с резьбой, повторяющей резьбу насосно-компрессорной трубы и изготовлена из ударопрочной морозостойкой полимерной композиции с каучуком с возможностью упруго деформироваться и выпрямляться при вставлении в насосно-компрессорную трубу и зацеплении с ее резьбой при монтаже, при этом резьбовая деталь выполнена с рукоятью для захвата, а длина резьбы равна длине внутренней резьбы насосно-компрессорной трубы и ограничена наружным кольцевым упором.

2. Защитное устройство для внутренней резьбы насосно-компрессорных труб по п. 1, отличающееся тем, что резьбовая деталь выполнена с армирующим материалом внутри.

3. Защитное устройство для внутренней резьбы насосно-компрессорных труб по п. 1 или 2, отличающееся тем, что резьбовая деталь имеет внутреннюю полость.

4. Защитное устройство для наружной резьбы насосно-компрессорных труб, содержащее пластмассовую резьбовую деталь, выполненную в виде тела вращения, отличающееся тем, что резьбовая деталь изготовлена из ударопрочной морозостойкой полимерной композиции с каучуком с возможностью упруго деформироваться и выпрямляться при вставлении в насосно-компрессорную трубу и зацеплении с ее резьбой при монтаже и выполнена в форме полой резьбовой детали без донышка и с рукоятью для захвата, при этом длина резьбы равна длине наружной резьбы насосно-компрессорной трубы и ограничена кольцевым внутренним упором.

5. Защитное устройство для наружной резьбы насосно-компрессорных труб по п. 4, отличающееся тем, что резьбовая деталь выполнена с армирующим материалом внутри.

6. Защитное устройство для наружной резьбы насосно-компрессорных труб по п. 4 или 5, отличающееся тем, что резьбовая деталь имеет внутреннюю полость.