Трубне нарізне з’єднання

Реферат: Винахід стосується трубних нарізних з'єднань, які називають герметичними (або "напівпреміум") та надгерметичними (або "преміум"). Утворені на обох торцях бурової труби байонетні упори, своїми боковими поверхнями зчіплюють труби між собою по завершенні процесу з'єднання їх муфтою за допомогою герметичної нарізі з натягом, а розташування вказаних упорів на обох кінцях бурової труби однакове відносно початку нарізі на них. UA 111517 C2 (12) UA 111517 C2 UA 111517 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується трубних нарізних з'єднань, які називають герметичними (або «напівпреміум») та надгерметичними (або «преміум»). Відомо багато типів трубних нарізних з'єднань, що використовуються зокрема для створення колон обсадних або експлуатаційних труб, колон бурових штанг для нафтовидобувних свердловин або аналогічних свердловин, таких, наприклад, як геотермальні свердловини. Відомі також трубні нарізні з'єднання на нафтовидобувних колонах, які називають «райзерами» і які призначені для з'єднання свердловин на морському дні з нафтовидобувними морськими платформами, які називають «шельфовими». Такі трубні нарізні з'єднання зазнають впливу будь-яких різних напружень (осьові розтягнення або стискання, внутрішній або зовнішній тиск рідкого чи газового середовища, вигин, крутіння), які можуть діяти комбіновано (наприклад, осьове розтягнення та внутрішній тиск) та їхня інтенсивність може постійно змінюватися. Герметичні та надгерметичні трубні нарізні з'єднання повинні не тільки бути міцними на розрив, але і залишатися герметичними, зокрема відносно до газів, незважаючи на вплив напружень, в тому числі комбінованих, і на складні умови застосування у свердловині. Відомі трубні нарізні муфтові з'єднання з трапецеїдальною наріззю типу ОТТМ та надгерметичних з'єднань ОТТГ, що зазначені у стандарті ГОСТ 632-80 з метричною наріззю за ГОСТ 10177-82, та дюймовою наріззю «Баттресс» (Battress, АРІ спец. 5В США). Наприклад, патент України на винахід № 77473, МПК F16L 15/00 на преміальне надгерметичне трубне муфтове з'єднання, що містить ущільнювальні опорні поверхні (на трубі й муфті), та поверхні осьового упора між торцями труб та внутрішніми опорними поверхнями (буртиками) муфти. Такі нарізі досить добре герметизують з'єднання, але при збільшених крутних моментах, що передаються на трубний став (наприклад, при додаванні нової труби у процесі буріння свердловини), у тілі з'єднувальної муфти можуть виникати напруження, що призводять до її розриву. Близьким технічним рішенням є конструкція згідно із патентом США № 4209191, МПК F16L 37/24 «Швидке складально-розбірне з'єднання великого діаметра», де ніпельна та розтрубна частини труб мають відповідно кільцеподібні зуби, що перериваються. При збиранні зуби заходять в вільний простір і після повороту однієї труби при нерухомій другій утворюють байонетне з'єднання. До недоліків цього з'єднання можна віднести складність фіксації від роз'єднання, можливість самороз'єднання, неспроможність витримувати значні осьові навантаження, та недостатня герметичність з'єднання. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого є конструкція згідно із патентом на корисну модель України № 73435, МПК F16L 25/00. Трубне байонетне з'єднання складається з ніпельної та розтрубної частин труб. Введено кільце конічної форми з пружно-пластичного матеріалу або пружина, що встановлена в зоні за з'єднанням останнього зуба розтруба та ніпеля. Недоліком цього з'єднання є недостатня герметичність та потреба у додаткових деталях (кільце конічної форми з пружно-пластичного матеріалу або пружина), що можуть надлишково деформуватися при кожному циклі з'єднання - роз'єднання та вимагають заміни. Задачею пропонованого винаходу є удосконалення трубних герметичних («напівпреміум») та надгерметичних («преміум») нарізних з'єднань, шляхом утворення на обох торцях бурової труби байонетних упорів, боковими поверхнями яких труби зчіплюються між собою по завершенні процесу з'єднання їх муфтою за допомогою герметичної нарізі з натягом. Поставлена задача розв'язується таким чином. Трубне нарізне з'єднання, що включає дві труби, наприклад, з конічною герметичною наріззю, також містить на обох торцях бурової труби щонайменше по одному байонетному упору, а розташування вказаних упорів на обох кінцях бурової труби однакове відносно початку нарізі на них. На наведених нижче кресленнях, бурові труби умовно показані як короткі патрубки, що взагалі розташовані на обох кінцях кожної бурової труби. Суть винаходу пояснюється наступними кресленнями. Фіг. 1 - трубне нарізне з'єднання двох бурових труб муфтою (аксонометричне зображення); фіг. 2 - зчеплення двох бурових труб байонетними упорами по завершенні процесу їх з'єднання (поздовжній розріз); фіг. 3 - варіанти створення байонетних упорів (зі спіральним та прямолінійними пазами, зі штифтами); фіг. 4 - зчеплення двох бурових труб байонетними упорами по завершенні процесу їх з'єднання (аксонометричне зображення, муфта умовно прозора). Промислова застосовність (варіанти виконання). Трубне нарізне з'єднання використовується таким чином. 1 UA 111517 C2 5 10 15 20 Крок перший. Після виготовлення бурової труби та муфти (фіг. 1), їх з'єднують (у заводських умовах). Для цього муфту 1 нагвинчують на один з кінців труби 2, аж доки торець муфти не співпаде із міткою 3, що розташована на цій трубі. Це дозволить розмістити її торець у положенні, близькому до середини муфти. У такому вигляді комплект постачається користувачеві (якщо потрібно, то виконуються інші передбачені за контрактом пакувальні процедури, тобто, - фарбування, змащування, одягання захисного ковпачка на різьбу з протилежного кінця труби та інше). Крок другий. За потреби додавання чергового відрізку труби при бурінні свердловини, або на будівництві трубопроводу, у останню (вільну) муфту 1 (фіг. 1) трубного ставу (трубної колони) угвинчують нарізний кінець труби 4 нового комплекту (труба з муфтою). Це роблять поки (фіг. 2), наприклад, конічне трубне з'єднання не герметизуються, оскільки до труби 4 потрібно прикласти таке значення крутного моменту, що потрібне для створення необхідного натягу 5 (лінії штриховки на трубах та муфті у розрізі утворюють сітку перетинів). До речі, саме такий натяг був створений на першому кроці (при нагвинчуванні муфти 1 на першу трубу 2 у заводських умовах). Процес з'єднання труби 4 з муфтою 1 закінчиться, коли виступи байонетного зчеплення на трубах 2 та 4 співпадають та стикнуться по лінії 6 всередині муфти. Довжина цієї лінії буде дорівнювати висоті перекриття hп бокових поверхонь бойонетних виступів. Байонетні упори на кінцях бурових труб можуть бути утворені відомим способом зі спіральним 7 (фіг. 3) та прямолінійними пазами 8 між ними, або впресовування з натягом штифтів 9 у поздовжні отвори на торці труби. При цьому бокові упорні поверхні їх можуть бути пласкими або фігурними та розміщеними у площині, що перетинає подовжню вісь труби. Висота байонетного упора h повинна відповідати такій умові: p , n де p - розмір кроку нарізі; n - кількість байонетних упорів. h 25 30 35 40 Задля запобігання випадкам стикання труб у муфті торцевими поверхнями байонетних упорів, розташування вказаних упорів на обох кінцях бурової труби повинне бути однакове відносно початку нарізі на них. Таким чином, по завершенні нагвинчування нової бурової труби (комплекту труби з муфтою), між стінками труб та муфти по нарізі буде забезпечений потрібний натяг, що створить необхідну герметичність внутрішньої порожнини трубного ставу (трубної колони), а завеликий крутний момент, що може бути заданий буровим обладнанням помилково або виникне у трубному ставі при експлуатації з інших причин, не призведе до перенапруження матеріалу муфти 1 та її розриву внаслідок вище вказаних обставин. Це стане можливим завдяки тому, що усі труби у ставі (колоні) будуть зчеплені одна з одною по бокових поверхнях байонетних упорів 10, як це видно з фіг. 4. Запропонований винахід дає можливість запобігати перенапруженням у матеріалі муфти 1 та її розриву внаслідок прикладення завеликого крутного моменту при з'єднанні труб 2 й 4 між собою, та забезпечує потрібну герметичність внутрішньої порожнини трубного ставу (трубної колони) завдяки утворенню необхідного натягу у конічній трубній нарізі. Таким чином, запропоноване трубне нарізне з'єднання істотно відрізняються від відомих. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 1. Трубне нарізне з'єднання, що включає дві труби з конічною герметичною наріззю, яке відрізняється тим, що містить на обох торцях бурової труби щонайменше по одному байонетному упору. 2. Трубне нарізне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що розташування байонетних упорів на обох кінцях бурової труби однакове відносно початку нарізі на них. 2 UA 111517 C2 3 UA 111517 C2 4 UA 111517 C2 5 UA 111517 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6