Патент на изобретение №2269640

(54) СОЕДИНЕНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано для соединения обсадных колонн или насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает исключение выдавливания герметизирующих смазок, защиту соединения от агрессивных сред, процессов электрохимической коррозии, увеличение надежности эксплуатации скважин, снижение материальных затрат. Сущность: соединение труб с конической резьбой на концах содержит муфту к трубам с цилиндрической выточкой и эластичную втулку. Внутренняя поверхность втулки выполнена с возможностью взаимодействия со сбегом конической резьбы и наружной поверхностью трубы. Ее наружная поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с поверхностью цилиндрической выточки в муфте. В соединении на торце муфты установлено металлическое кольцо, на внутренней поверхности которого выполнен буртик для взаимодействия с размещенной в металлическом кольце эластичной втулкой. Наружная поверхность втулки выполнена с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью металлического кольца при свинчивании трубы и муфты. Втулка установлена с возможностью заполнения цилиндрической выточки муфты. 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано для соединения обсадных колонн или насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах.

Известно соединение, содержащее трубы обсадные или насосно-компрессорные с резьбовыми концами и муфты к ним с цилиндрическими выточками [2], [3].

Недостатками известных соединений является ненадежность в процессе эксплуатации в нефтяных и газовых скважинах из-за негерметичности соединений в результате наличия зазоров в резьбовых соединениях ([2], [3], через которые выдавливается герметизирующая смазка, предохраняющая соединение от коррозии, при перепадах давлений между колоннами в процессе эксплуатации, что влечет к разгерметизации резьбовых соединений, к появлению гидравлических перетоков, к заполнению зазоров перекачиваемыми средами, к ускоренному процессу электрохимической коррозии резьбовых соединений, к снижению надежности эксплуатации скважины, к необоснованным материальным затратам, связанным с ликвидацией негерметичности колонн и аварий в скважинах.

Известно соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах, содержащее муфту к трубам с цилиндрической выточкой, эластичную втулку [1].

Недостатками известного соединения являются ненадежность в процессе эксплуатации в нефтяных и газовых скважинах из-за негерметичности соединения особенно при высоких давлениях МПа (кгс/см²)-21(210) и выше.

Задача изобретения состоит в исключении выдавливания герметизирующих смазок, предохраняющих одновременно резьбовые соединения от надиров и коррозии через зазоры резьбовых соединений, в защите соединения от агрессивных сред, процессов электрохимической коррозии, в увеличении надежности эксплуатации скважин, в снижении материальных затрат, связанных с негерметичностью колонн, в конкурентоспособности резьбовых соединений обсадных колонн или насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах.

Решение технической задачи достигается тем, что соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах, содержащее муфту к трубам с цилиндрической выточкой и эластичную втулку, внутренняя поверхность которой выполнена с возможностью взаимодействия со сбегом конической резьбы и наружной поверхностью трубы, а наружная поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с поверхностью цилиндрической выточки в муфте, отличающееся тем, что в соединении на торце муфты установлено металлическое кольцо, на внутренней поверхности которого выполнен буртик для взаимодействия с размещенной в металлическом кольце эластичной втулкой, наружная поверхность которой выполнена с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью металлического кольца при свинчивании трубы и муфты, а втулка установлена с возможностью заполнения цилиндрической выточки муфты.

На фиг.1 изображена муфта, на торце которой установлено металлическое кольцо с эластичной втулкой.

На фиг.2 изображено соединение муфты с обсадной колонной или насосно-компрессорной трубой, проходящей через металлическое кольцо с эластичной втулкой.

Соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах содержит:

муфту – 1,

торец муфты – 2,

металлическое кольцо – 3,

внутреннюю поверхность металлического кольца – 4,

буртик – 5,

эластичную втулку – 6,

внутреннюю поверхность эластичной втулки – 7 (до свинчивания трубы с муфтой, фиг.1),

сбег конической резьбы обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы – 8,

наружную поверхность обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы – 9,

обсадную колонну или насосно-компрессорную трубу – 10,

наружную поверхность эластичной втулки – 11 (до свинчивания трубы с муфтой, фиг.1),

наружную поверхность эластичной втулки – 12 (после свинчивания трубы с муфтой, фиг.2),

цилиндрическую выточку в муфте – 13,

внутреннюю поверхность эластичной втулки – 14 (после свинчивания трубы с муфтой, фиг.2).

В статическом положении элементы соединения обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы взаимодействуют следующим образом.

На торец 2 муфты 1 обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы 10 устанавливают, например на устье скважины, металлическое кольцо 3 с эластичной втулкой 6, которая ограничена буртиком 5 и предварительно центрируются цилиндрической выточкой 13 относительно оси муфты 1 (фиг.1, 2).

Грузоподъемным механизмом обсадную колонну или насосно-компрессорную трубу 10 устанавливают через внутреннюю поверхность 7 эластичной втулки 6 в муфту 1.

При этом на резьбовые поверхности муфты 1 и трубы 10 необходимо нанести герметизирующую смазку, предохраняющую одновременно резьбовое соединение от надиров и коррозии согласно ГОСТ 632-80 или ГОСТ 633-80 п.20. [2], [3].

Механизированным ключом трубу 10 ввинчивают в муфту 1.

При этом крутящий момент при свинчивании резьб не должен превышать значений предусмотренных, например, ТУ-26-02-652-75 или разработанного технологического регламента на предприятии.

В процессе свинчивания трубы 10 с муфтой 1 эластичная втулка 6 навинчивается на коническую резьбу и ее внутренняя поверхность 7 (фиг.1), обхватывая сбег конической резьбы 8 и наружную поверхность трубы 9, деформируется и изменяет форму согласно внутренней поверхности 14 эластичной втулки 6 (фиг.2).

В свою очередь, одновременно, в результате деформации эластичной втулки 6 ее наружная поверхность 11 (фиг.1) принимает форму поверхности 12 (фиг.2) в соответствии с внутренней поверхностью металлического кольца 4 (фиг.1), а также в соответствии с поверхностью цилиндрической выточки 13 в муфте 1.

То есть после свинчивания трубы 10 и муфты 1 наружная поверхность эластичной втулки 12 соответствует внутренней поверхности металлического кольца 4, заполняя цилиндрическую выточку 13 в муфте 1, а внутренняя поверхность эластичной втулки 14 соответствует поверхности сбега конической резьбы 8 и наружной поверхности трубы 9.

В динамическом положении в нефтегазовой или нагнетательной скважине при перепадах давлений в затрубном пространстве (между лифтом насосно-компрессорных труб и эксплуатационной колонны) деформированная эластичная втулка 6, ограниченная с одной стороны внутренней поверхностью металлического кольца 4 и цилиндрической выточкой 13 в муфте 1, а с другой стороны сбегом конической резьбы трубы 8 и наружной поверхностью трубы 9, исключает выдавливание смазки через зазоры резьбовых соединений и нагнетания в зазоры соединений перекачиваемой или агрессивной среды, предохраняет соединение в скважине от процессов электрохимической коррозии, предотвращает разгерметизацию резьбовых соединений колонн в процессе эксплуатации.

Предложенное новое техническое решение соединения обсадных колонн или насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах отличается от известных технических решений новизной, удобно при свинчивании и развинчивании труб с муфтами, например, на устье скважины, технологично в изготовлении, надежно в эксплуатации, конкурентоспособно и его использование в производстве обеспечит технико-экономический эффект.

Источники информации

[1] US 4706997 A1, 1987 г.

[2] ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним.

[3] ГОСТ 633-80. Трубы насосно-компрессорные и муфта к ним.

Формула изобретения

Соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах, содержащее муфту к трубам с цилиндрической выточкой и эластичную втулку, внутренняя поверхность которой выполнена с возможностью взаимодействия со сбегом конической резьбы и наружной поверхностью трубы, а наружная поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с поверхностью цилиндрической выточки в муфте, отличающееся тем, что в соединении на торце муфты установлено металлическое кольцо, на внутренней поверхности которого выполнен буртик для взаимодействия с размещенной в металлическом кольце эластичной втулкой, наружная поверхность которой выполнена с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью металлического кольца при свинчивании трубы и муфты, а втулка установлена с возможностью заполнения цилиндрической выточки муфты.

РИСУНКИ