Результат интеллектуальной деятельности: СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ЗАМКОМ

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано при эксплуатации скважин и при проведении различных технологических операций.

Известно, например, соединение насосно-компрессорных труб (НКТ), изготавливаемых по ГОСТ 633-80, содержащее соединительную муфту на одном из резьбовых концов трубы.

Недостатком данного соединения труб является образование большой внутренней полости в муфте при сборке труб в колонну за счет зазора между торцами соединяемых труб и большего, чем у труб, внутреннего диаметра муфты. Наличие множества полостей в колонне НКТ не позволяет, например, производить качественное свабирование, усложняет проведение геофизических исследований и искажает их результаты и, при необходимости, не позволяет создавать высокое давление внутри колонны.

Известны также: замок для насосно-компрессорных или бурильных труб (свидетельство на полезную модель №22374, М. кл. Е 21 В 17/02, опубл. 27.03.2002 г.), соединение насосно-компрессорных или бурильных труб (свидетельство на полезную модель №26627, М. кл. F 16 L 15/08, опубл. 10.12.2002 г.), соединение насосно-компрессорных или бурильных труб (патент РФ №2168102, М. кл. F 16 L 15/08, опубл. 27.05.2001 г.), включающие в себя муфту и переходник, имеющие с одного конца внутреннюю муфтовую резьбу, а с другого конца - ниппельную резьбу НКТ.

Однако и данные трубы с описанными соединениями имеют ограниченные функциональные возможности, поскольку конструкция их внутреннего канала затрудняет проведение различных технологических операций в колонне.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является замок для насосно-компрессорных труб, содержащий полую цилиндрическую муфту с внутренней резьбовой поверхностью на одном конце и полый цилиндрический переходник, выполненный на одном конце с внутренней резьбой для соединения с насосно-компрессорной трубой, а на другом конце - с наружной резьбой для взаимодействия с ответной внутренней резьбой полой цилиндрической муфты, при этом внутренний проходной канал полой цилиндрической муфты имеет диаметр, равный внутреннему диаметру соединяемых насосно-компрессорных труб (пат. РФ на полезную модель №41789, Е 21 В 17/02, F 16 L 15/08, опубл. 10.11.2004).

Недостатком данного замка является недостаточная надежность герметизации соединения и не определенная конструктивными особенностями возможность достижения равнопроходного канала, что не позволяет улучшить эксплуатационные характеристики труб с замками.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей труб с технологическими замками при сохранении высоких прочностных свойств соединения труб и обеспечения его высокой герметичности, равнопроходности, а также снижение трудоемкости проведения технологических работ, связанных, например, со свабированием.

Указанная задача решается за счет того, что трубы имеют соединение, включающее в себя на одном резьбовом конце цилиндрическую муфту (замковую деталь) с внутренней резьбовой поверхностью, а на другом конце - цилиндрический переходник (замковую деталь) с наружной резьбой для взаимодействия с ответной резьбой муфты, при этом внутренний проходной канал полого цилиндрического переходника имеет диаметр, равный внутреннему диаметру соединяемых труб, в муфте и переходнике на переходных участках от гладкой внутренней поверхности к внутренней резьбе выполнены торцевые упорные поверхности, плоскости которых перпендикулярны или находятся под углом к оси, перпендикулярной оси муфты и переходника, для опирания торцевой поверхности соединяемых труб при их вворачивании в муфту и переходник и при вворачивании переходника в муфту. В указанных муфте и переходнике на участке между упорной торцевой поверхностью и внутренней резьбой выполнена канавка шириной 4-8 мм и диаметром, большим на 0,8-1,0 мм диаметра впадин внутренней резьбы, а на участке в зоне перехода гладкой внутренней поверхности к указанным упорным торцевым поверхностям муфты и переходника и гладкой внутренней поверхности соединяемых труб к торцевой поверхности стенки этих труб выполнены фаски.

Кроме того, ответные взаимодействующие резьбы муфты и переходника могут быть выполнены треугольного профиля, трапецеидального профиля с дополнительными уплотнительными элементами или с профилем конической замковой резьбы для замков бурильных труб, а резьбовые соединения трубы с муфтой и переходником могут быть выполнены треугольного или трапецеидального профиля, в том числе с дополнительными уплотнительными элементами.

Сущность данного технического решения поясняется чертежами, где:

фиг.1 - общий вид трубы с технологическим замком (муфта + переходник);

фиг.2 - соединение труб с технологическим замком;

фиг.3 - вид А на фиг.1;

фиг.4 - вид Б на фиг.1;

фиг.5 - вариант исполнения упорных поверхностей.

Соединение труб с технологическим замком (фиг.1) состоит из собственно трубы 1, муфты 2 (замковой детали) и переходника 3 (замковой детали). Диаметр dм внутреннего проходного канала муфты 2 и dпер внутреннего проходного канала переходника 3 равны внутреннему диаметру dтр трубы (фиг.2). Муфта 2 имеет с одного конца внутреннюю резьбу 5 для взаимодействия с наружной резьбой 6 переходника 3. Резьбы 5 муфты 2 и резьба 6 переходника 3 могут быть выполнены треугольного профиля, трапецеидального профиля, в том числе с дополнительными уплотнительными элементами или с профилем, соответствующим профилю конической резьбы для замков бурильных труб. Присоединительные резьбы 7 и 8 муфты 2 и переходника 3 выполняются соответствующими резьбам 9 и 10 трубы и могут иметь треугольный или трапецеидальный профили, в том числе с дополнительными уплотнительными элементами

При этом в муфте и переходнике на переходном участке от гладкой внутренней поверхности к внутренней резьбе выполнены торцевые упорные поверхности и 12, 13, 14 (фиг.3, 4), перпендикулярные или расположенные под углом "α" (фиг.5) к оси, перпендикулярной оси муфты и переходника для опирания торцевых поверхностей 15, 16, 17 (фиг.3, 4) стенок соединяемых труб при их вворачивании в муфту и переходник и при вворачивании переходника в муфту. Таким образом достигается уменьшение полостей в зоне соединения труб и повышается герметичность соединения труб.

В указанных муфте и переходнике на участке между упорной торцевой поверхностью и внутренней резьбой выполнена канавка шириной L=4-8 мм и диаметром d2, большим на 0,8...1 мм диаметра d1 внутренней резьбы. При таком исполнении обеспечивается выход резьбового инструмента при нарезании внутренней резьбы и обеспечивается возможность вворачивания одной детали в другую до достижения контакта торцами.

На участке в зоне перехода гладкой внутренней поверхности к указанным упорным торцевым поверхностям муфты и переходника и гладкой внутренней поверхности соединяемых труб к торцевой поверхности стенки этих труб выполнены фаски 11 и 4.

При различных сочетаниях натягов наружных резьб трубы и переходника, а также внутренних резьб муфты и переходника возможно образование зазора между торцевыми упорными поверхностями муфты и переходника и торцами соединяемых труб шириной до 6 мм. Однако наличие зазора такой величины не оказывает отрицательного воздействия на равнопроходность внутреннего канала при проведении работ по свабированию ввиду малости, относимой к технологическому допуску.

Наличие фасок в этой зоне позволяет плавно проходить ее без западания в зазор элементов перемещаемого по каналу оборудования и его частей.

Сборку трубы 1 с муфтой 2 и переходником 3 производят в заводских условиях при изготовлении или при ремонте труб на трубных базах. Процесс изготовления или ремонта труб с технологическими замками не требует коренного изменения технологического процесса, применения специального режущего и измерительного инструментов и технологической оснастки. Все операции осуществляются по принятой на заводе технологии изготовления труб.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, заключается в том, что:

конструкция внутреннего канала замка обеспечивает равнопроходность по внутреннему диаметру по всей длине колонны труб;

упрощается проведение геофизических исследований;

улучшаются гидравлические характеристики соединения при прокачке рабочих растворов при производстве гидроразрыва пласта, гидропескоструйной перфорации, а также при проведении работ по разбуриванию цементных мостов с применением забойных двигателей.

Применение трапецеидальной резьбы, в том числе с дополнительными уплотнительными элементами в рабочем резьбовом соединении замка, также обеспечивает его высокую герметичность и, следовательно, возможность проведения специальных технологических операций, связанных с необходимостью поддержания высокого давления жидкости.

Выполнение рабочего резьбового соединения замка с профилем замковой резьбы обеспечивает его высокую износостойкость и тем самым позволяет увеличить количество циклов свинчивания-развинчивания труб.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть изготовлено с использованием обычных технологий, применяемых в производстве труб в заводских условиях.