Способ соединения труб в обсадную колонну Советский патент 1988 года по МПК E21B17/08 

(Л

00 00

Изобретение относится к области крепления ствола скважины обсадными колоннами и позволяет сократить время спуска колонны. Способ включает соос- ную установку одной трубы (Т) 8 над другой 1 на расстоянии Н. определяе- мом по формуле Н 0,33 -JFVPg m , где F - необходимое усилие закрепления Т 1 и 8 между собой, тс; Р - обобщенный коэффициент. Па; g - ускорение свободного падения, m - масса верхней Т 8, кг. Затем осуществляют закрепление Т 1 и 8 по ответным сопрягаемым гладким коническим пос S

Ч ч11 .

г

.1

1384709

верхностям с конусностью от 1:50 до щение осуществляется за счет свобод- 1:200 при осевом перемещении верхней ного падения верхней Т 8 в нижнюю,1. Т 8, причем указанное осевое переме- 2 ил.

1

Изобретение относится к креплению ствола скважины обсадными колоннами и может применяться, в частности, дл неглубоких нагнетательных скважин.

Целью изобретения является сокращение времени спуска колонны.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа; на фиг. 2 - оЭсад- ная труба, используемая для реапиза- ции способа.

Способ предназначен для соединения стальных тонкостенных обсадных труб с коническими гладкими концами (ниппель и муфта) малой конусностью (от 1:50 до 1:200) и осуществляется следующим образом.

Обсадную трубу 1 с коническими гладкими ответными поверхностями (ниппельным 2 и муфтовым 3 концами) захватывают под упорное кольцо .4, подвешивают в сКважине на спайдере или оставляют на этом же элеваторе 5 Обсадную трубу устанавливают таким образом, чтобы муфтовый конец выступал над столом 6 ротора, например, на 60-80 см. На верхний конец трубы 1 с упором на кольцо 4 надевают центровочное приспособление 7 в виде разъемной воронки с удлиненной втулкой. Очередная обсадная труба 8 захватывается обычным способом и устанавливается (подвешивается) над воронкой соосно другой трубе 1 таким образом, чтобы обеспечить между их тор- цами расстояние, определяемое по формуле

H 0,33

H - расстояние, на котором устанавливается одна труба над другой, м;

F - необходимое усилие закрепления труб между собой, тс;

Р - обобщенный коэффициент. Па;

g - ускорение свободного падения,

м/с2; m - масса верхней трубы, кг.

Затем осуществляют закрепление труб по ответным сопряженным гладким коническим поверхностям за счет свободного падения верхней трубы в нижнюю.

Сцепление двух труб (и всех последующих) в колонну осуществляется с усилием F, которое определяется конечной скоростью падения одной тонкостенной трубы в другую (неподвижную) с учетом начальной кинетической энергии движущейся трубы, упругой деформации стенок труб, конусностью соединяемых ниппельного и муфтового концов и коэффициентом трения между трубами. Обобщенный коэффициент Р, представляющий эмпирическую зависимость, определяется по формуле

fKE

2R(i- -ь i-)

UftOH

(tgotB+ tgo6).

5

0

&.

0

5

где К - коэффициент трения материапо в закрепляемых труб; Е - модуль упругости стали. Па; углы уклона конусов верхней и нижней трубы соответственно, град. R - наружньй радиус соединяемых

труб, м;

5g,OH - толщины стенок верхней и нижней труб соответственно, м. Производя закрепление труб, снимают центровочное приспособление 7, собранные трубы приподнимают, убирают элеватор 5, а обсадные трубы 1 и 8 спускают в скважину. Сборка ос- тальных труб .осуществляется аналогично. Колонную головку для производ- ства дальнейших работ можно устанавливать на трубах при помощи аналогичных соединений с малой ко :усностью.

Конструкция обсадной трубы изображена на фиг. 2, Обсадная труба 1 состоит из тела ниппельного конца 2 муф тового конца 3 и упорного кольца 4. Муфтовый 3 и ниппельный 2 концы выполняются безрезьбовыми (т.е. гладкими) с конусностью в пределах от 1:50 до 1:200. Упорное кольцо 4 имеет толщину на 10-20 мм больше диамет ра тела трубы, устанавливается под муфтой наглухо методом горячей посадки и служит опорным элементом при промежуточных операциях. Соеди-. нительные концы термическому упрочнению не подвергаются.

П р и м е р . В скважину, пробуренную на воду глубиной 300 м и диаметром 295 мм, необходимо спустить обсадную колонну из труб 0245x10 мм с радиальным зазором 25 мм. В скважИ ну спускают обсадную колонну, состоящую из 8-метровых труб ф 245х х10 мм, у которых слабоконические гладкие муфтовая и ниппельная части выполнены с углом конусности 045 , что обеспечивает необходимое сцепление труб и герметичность соединений. Исходя из суммарного веса колонны труб (около 14 тс), обеспечивается 3-кратный запас усилия в соединительных концах, т.е. усилие рассоединени на последней верхней трубе должно быть не меньше 42 тс (42-10 Н).

При динамическом соединении труб усилие расцепления в 42 тс обеспечивается при свободном падении трубы с высоты Н и зависит от упругих свойств соединительных элементов. Поэтому соединяемая труба подвешивается над торцом предыдущей трубы на расчетном расстоянии Н и затем резким растормаживанием талевой системь буровой установки обеспечивается свободное падение очередной трубы через направляющую воронку в муфтовый конец предьщущей трубы.

В данном случае масса одной обсадной трубы ф 243x10 длиной 8 м составляет 372,8 кг. Угол уклона oi

10-2 м.

F 2R(l/Seil/6 H Fm2TKE2tgot

Таким образом,.для получения заданного усилия соединения труб между собой F 42 тс необходимо обеспечить

15

20

25

v д

30

40

45

0

5

соосное падение одной трубы в другую с высоты 148 см. Для этого соблюдается следующая последовательность операций. Обсадную трубу захватывают под упорные кольцо 4 обычным способом при помощи элеватора и подвешивают на талевой системе над устьем скважины. Затем опускают ее в скважину до упора элеватора о стол ротора. На верхний конец трубы, выступающей над столом ротора на 60-80 см, устанавливают центрирующее разъемное приспособление с воронкой с упором на кольцо 4 (с, фиг. 2). Следующая труба также захватывается элеватором и подвешивается над разъемной воронкой соос- сно первой трубе на расчетной высоте 148 см и затем сбрасьшается в воронку. Приспособление обеспечивает необходимую соосность труб и в то же время не мешает.процессу соединения труб воедино. Затем воронку убирают и опускают собранную секцию в скважину до упора в стол ротора. Далее операции повторяют до полного спуска колонны. I

В результате применения предлагаемого способа соединения труб в обсадную колонну отпадает необходимость в монтаже тяжелых приспособлений для навинчивания труб, сокращается количество обслуживающего персонала,

В случае необходимости спуска обсадных труб на большую глубину имеется резерв в обеспечении условия сцепления за счет уменьшения конусности и увеличения динамического усилия посадки труб.

Формула изобретения

Способ соединения труб в обсадную колонну, включающий соосную установку одной трубы над другой и их последующее закрепление по ответным сопрягаемым гладким коническим поверхностям с конусностью от 1:50 до 1:200 при осевом перемещении верхней трубы, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени спуска колонны, установку одной трубы над другой осуществляют на расстоянии, определяемом по формуле

Н

Фи2.1