Бурова штанга

УКРАЇНА (19) UA (11) 76064 (13) C2 (51) МПК (2006) E21B 17/02 F16L 15/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) БУРОВА ШТАНГА Винахід відноситься до області бурової техніки і може бути використаний в гірничорудній, вугледобувній та нафтодобувній промисловості. Відомо, що з'єднання бурових штанг в бурову колону, що забезпечує необхідні герметичність та міцність в процесі збирання і експлуатації, здійснюється, як правило, по різьбі, здебільшого конічній. Цей тип з'єднань не має достатньої герметичності внаслідок наявності зазорів у профілях елементів, що сполучаються. Відомо різьбове з'єднання труб [RU, 22006703, кл. Е21 В 17/042, 2003 р.], в якому герметичність досягається за рахунок додаткової герметизації різьбових поверхонь. Відомо різьбове з'єднання [міжнародна заявка, що опублікувалася під номером WO 99/66170, кл. Е21В 17/042, 1999 р.], в якій для забезпечення його надійності здійснюють ретельний підбір кутів профілю різьби. Недоліками згаданих сполучень являється складність їхнього виготовлення із-за жорстких допусків на обробку поверхонь і наявність вразливих для ударних навантажень перехідних ділянок. Відоме різьбове з'єднання для свердлувальної колони, яке складається з бурових штанг [RU, 2204684, кл. Е21В* 17/042, 2003 p.], де різьба виконана конічною, кінець зовнішньої різьби має розрахований радіус кривизни, при цьому товщина (13) бою на вільному кінці, яка відрізняється тим, що різьба виконана спеціальною замковою з кроком 40 ... 70 (10... 12) mm, кутом профілю при висоті профілю h = (7...12) mm, кількості заходів, що не перевищує 3-х, при цьому діаметр більшої основи конуса dp зв'язаний з зовнішнім діаметром штанги D наступним співвідношенням: D ≥ 1,05 dp при значеннях D від 63 mm до 245 mm, а внутрішній діаметр штанги d зв'язаний з діаметром більшої основи конуса співвідношенням: d ≤ (0,8...0,9) dp. 2. Бурова штанга за п. 1, яка відрізняється тим, що на її зовнішній поверхні поблизу кожного з кінців виконана пара лисок, рівновіддалених від осі штанги, причому одна з перпендикулярних осі штанги сторін кожної лиски, розміщених з боку муфти, розташована на відстані 0,25 D від відповідного торця штанги, а інша сторона кожної з лисок - на відстані 1,5 D, а одна з перпендикулярних осі штанги сторін кожної лиски, розміщеної з боку ніпеля, розташована на відстані 0,5 D, друга сторона кожної лиски - на відстані 2,5 D. 3. Бурова штанга за п. 2, яка відрізняється тим, що перпендикулярно кожній із згаданих пар лисок додатково виконана пара лисок, аналогічно першій розташована відносно осі штанги і її торців. (19) UA (11) (21) a200500186 (22) 10.01.2005 (24) 15.06.2006 (31) 2004115710 (32) 25.05.2004 (33) RU (46) 15.06.2006, Бюл. № 6, 2006 р. (72) Єршов Гєннадій Устіновіч, RU, Бочаров Алєксандр Васільєвіч, RU, Колєсніков Ніколай Міхайловіч, RU, Богданов Сєргєй Анатольєвіч, RU (73) ОБЩЄСТВО С ОГРАНІЧЄННОЙ ОТВЄТСТВЄННОСТЬЮ "СТАЛЬ-ТРЄСТ", RU (56) UA 52827 С1, 15.01.2003 (WO 9966170, 23.12.1999) UA 62007 C1, 15.12.2003 UA 6581 C1, 29.12.94 SU 159777 A, 14.01.1964 SU 832031 A, 23.05.1981 SU 1372030 A1, 07.02.1988 SU 1563884 A1, 15.05.1990 SU 1761999 A1, 15.09.1992 RU 27625 U1, 10.02.2003 RU 2204684 C1, 20.05.2003 RU 2206703 C1, 20.06.2003 US 5513840 B1, 04.02.2003 (57) 1. Бурова штанга, що містить гільзу і з'єднані з нею муфту з внутрішньою конічною різьбою на вільному кінці і ніпель з зовнішньою конічною різь C2 2 76064 1 3 76064 4 матеріалу в вразливих частинах являється оптиоптимальною являється товщина матеріалу в тих мальною завдяки поєднанню конічної різьби та частинах штанги, що найбільш вразливі для позакругленого профілю. Однак при цьому послабломки. лення напруг здійснюється здебільшого в місцях Профіль різьб і тиск, що виникає при контакту упорних поверхонь. скручуванні на їхніх контактних поверхнях Найбільш близьке до заявленого технічне забезпечує герметичність сполучення при рішення захищене [патентом на корисну модель необхідній міцності на злом та розтяг, забезпечуюRU, 27625, кл. Е21В* 17/00, 2002 p.]. Бурова штанчи завдяки цьому експлуатаційну надійність. га містить гільзу, ніпель і муфту, а співвідношення Наявність декількох пар лисок під ключ та їх діаметрів гільзи, зовнішнього та внутрішнього, фіксоване розташування по довжині штанги оптимізовано в дуже вузькому діапазоні значень. забезпечує надійні встановлення, захоплення та Однак цього, як і в згаданих вище аналогах, нескручування - розкручування елементів бурових достатньо для забезпечення міцності та надійності колон без переналадки технологічного обладнанконструкції в цілому. ня. Даний винахід вирішує задачу створення буВинахід пояснюється описом та доданими до ровий штанги з різьбовими ділянками на кінцях нього кресленнями. для монтажу в бурову колону, що забезпечують На фіг.1 показаний продольний розріз бурової герметичність та міцність конструкції як при її штанги, на фіг.2 - розріз по А-А фіг.1, на фіг.3 монтажі та демонтажі, так і при здійсненні зворотпрофіль різьби у взаємодії з різьбою відповідної но-поступального руху вздовж осі буріння в деталі, що не входить в склад бурової штанги. процесі експлуатації шляхом вибору оптимальних Бурова штанга складається з гільзи 1, параметрів штанг і різьбового сполучення окремо. виконаної у вигляді відрізка бурової сталі переВинахід вирішує також питання спрощення процеважно круглого прокату з центральним каналом і су збирання штанг в бурову колону. зв'язаних з гільзою по кінцях, наприклад, по різьбі, Завдання вирішується тим, що в буровій з'єднувальних елементів: муфти 2 і ніпеля 3, поштанзі, що містить гільзу і з'єднані з нею муфту та стачених різьбою на вільних кінцях, причому ніпель з конічною різьбою на вільних кінцях, внутрішня різьба розміщена на муфті, а зовнішня внутрішньої - муфти, і зовнішньої - ніпеля, різьба на ніпелі. Різьба виконана конічною спеціальною виконана спеціальною замковою з кроком замковою. Подібне виконання бурової штанги зі з'єднувальними елементами на кінцях з однако40 ... 70 при 10... 12 mm , кутом профілю вою по параметрах різьбою дозволяє збирати висоті профілю h = (7.. 12) mm, кількості заходів, штанги в свердлувальні колони. Параметри різьби що не перевищує 3-х, при цьому діаметр більшої вибрані оптимальними з точки зору зменшення основи конуса з різьбою dp зв'язаний із зовнішнім напруги в різьбовому з'єднанні по всій контактній діаметром штанги D наступним співвідношенням: поверхні елементів, що складають штангу, і, D 1.05dp відповідно, винятки поломок штанги в місцях при значеннях D від 63mm до 245 mm, а їхнього сполучення: внутрішній діаметр штанги d зв'язаний з діаметром - крок різьби 10... 12 mm більшої основи конуса з різьбою співвідношенням: 40 ... 70 - кут профіля d 0.8... 0.9 dp - висота профіля h = (7.. 12) mm Крім того на зовнішній поверхні штанги з боку - кількість заходов - не більш 3-х кожного з кінців виконано по парі лисок у вигляді 2при цьому діаметр більшої основи конуса з х розташованих діаметрально протилежно плорізьбою зв'язаний із зовнішнім діаметром штанги D щин, рівновіддалених від осі штанги. Одна із пернаступним співвідношенням: пендикулярних осі штанги сторін кожної з лисок, D 1.05dp розміщених з боку муфти (що має внутрішню при значеннях D від 63 mm до 245 mm, а різьбу) розташована на відстані 0.25 D від внутрішній діаметр штанги d зв'язаний з більшим відповідного торця штанги, а інша сторона кожної з діаметром основи конуса наступним лисок - на відстані 1.5 D, а одна з перпендикулярспіввідношенням: них осі штанги сторін кожної з лисок, розташоваd 0.8... 0.9 dp них з боку ніпеля (що має зовнішню різьбу), розташована на відстані 0.5 D від відповідного торця На зовнішній поверхні штанги з боку кожного з штанги, а інша сторона кожної з лисок - на відстані її кінців виконано по парі лисок 4, 5 і 6, 7 у вигляді 2.5 D. 2-х розташованих діаметрально протилежно плоОкрім цього перпендикулярно кожній із згадащин, рівновіддалених від осі штанги. Одна з перних пар лисок виконана додатково пара лисок тапендикулярних осі сторін кожної з лисок, розташокож у вигляді двох діаметрально протилежно розваних з боку муфти, що має внутрішню різьбу, ташованих площин, аналогічно першій розміщених знаходиться на відстані а1 = 0.25 D від торця відносно торців штанги і її осі. штанги, а інша сторона кожної із згаданих лисок Суттєвість винаходу полягає в тому, що на відстані а2 = 1,5D, а одна із перпендикулярних оптимальні параметри профілю різьби введені в осі штанги сторін лисок, розташованих з боку залежність з оптимальним співвідношенням ніпеля, що має зовнішню різьбу, відстоїть від параметрів штанги, при цьому діапазон останніх відповідного торця штанги на відстані в1 = 0.5 D, а істотно розширений у порівнянні із прототипом інша сторона - на відстані в2 = 2.5 D. саме з точки зору забезпечення необхідної Перпендикулярно кожній парі лисок (4.5 і міцності та герметичності сполучень. При Цьому 6.7) виконана ще додатково пара лисок (8.9 і* 5 76064 6 10.11) також у вигляді 2-х розташованих діаметраз'єднують в свердлувальну колону і таким же чильно протилежно площин, розташованих відносно ном з'єднують з буровим інструментом, наприклад, торців штанги аналогічно лискам 4, 5 і 6, 7 відповідолотом. Користь скручування забезпечується дно. наявністю і фіксованим розташуванням лисок 4.5 і Функціонує бурова штанга наступним чином. 6.7 під ключ. Гільзу 1 з'єднують з муфтою 2 і ніпелем 3 Заявлена бурова штанга може бути викорибудь-яким способом, у тому числі за допомогою стана в гірничої, вугільнодобувній промисловості різьби. для буріння по породі, а також нафтовій і газовій Штанги, що мають на своїх кінцях один і той промисловості. же тип з'єднувальних елементів, скручуванням Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601