резьбовое соединение для бурильной колонны, предназначенной для ударного бурения по породе

Формула изобретения

Резьбовое соединение для бурильной колонны, предназначенной для ударного бурения по породе, содержащее наружную резьбу и взаимодействующую с ней внутреннюю резьбу, при этом наружная резьба расположена на первом элементе бурильной колонны, а внутренняя резьба расположена на втором элементе бурильной колонны, и указанный первый элемент бурильной колонны имеет первую ударную поверхность, а указанный второй элемент бурильной колонны имеет вторую ударную поверхность, причем первая и вторая ударные поверхности расположены с упором друг в друга, отличающееся тем, что наружная резьба и внутренняя резьба выполнены коническими, а вершины наружной резьбы имеют радиус кривизны, составляющий более 30% шага резьбы.

Описание изобретения к патенту

Область применения изобретения

Изобретение относится к резьбовому соединению для бурильной колонны, предназначенной для ударного бурения по породе.

Уровень техники

Из уровня техники известны резьбовые соединения для ударного бурения по породе, примером которых является соединение, описанное в патенте США 3933210 (кл. Е 21 С 15/02, 1976 г.). Данное резьбовое соединение содержит наружную резьбу и взаимодействующую с ней внутреннюю резьбу, при этом наружная резьба расположена на первом элементе бурильной колонны, а внутренняя резьба расположена на втором элементе бурильной колонны, и первый элемент бурильной колонны имеет первую ударную поверхность, а второй элемент бурильной колонны имеет вторую ударную поверхность, причем первая и вторая ударные поверхности расположены с упором друг в друга.

В известных резьбовых соединениях для ударного бурения по породе иногда происходят поломки буровой штанги вблизи буровой коронки и на краю последней, смежном с внутренним концом ее резьбы. Такие поломки происходят, в частности, при плохих условиях забуривания скважины, и причиной этих поломок является то, что буровая штанга вблизи своей торцевой поверхности, контактирующей с нижней ударной поверхностью на буровой коронке, предварительно напряжена из-за деформаций, возникающих при прохождении ударной волны через резьбовое соединение в сочетании с прикладываемым крутящим моментом. Соответствующее предварительное напряжение возникает и в указанном крае буровой коронки.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения, охарактеризованного в прилагаемой формуле изобретения, является создание резьбового соединения, в котором указанные поломки исключены благодаря его выполнению таким образом, что толщина материала в тех частях буровой штанги и буровой коронки, которые являются наиболее уязвимыми для поломок, является оптимальной. Эта цель достигается благодаря сочетанию конической резьбы и плавно закругленных вершин витков резьбы. Обнаружено, что предпочтительная величина радиуса кривизны у вершины витка наружной резьбы составляет по меньшей мере 30% шага резьбы. Коническая форма резьбы предполагает, что предварительное напряжение резьбы на поверхности контакта между торцевой поверхностью буровой штанги и нижней ударной поверхностью устранено. Этот эффект достигается благодаря тому, что при постоянном шаге угол подъема линии витка у меньшего диаметра резьбы больше угла подъема линии витка у ее большего диаметра.

Таким образом, в изобретении предложено резьбовое соединение для бурильной колонны, предназначенной для ударного бурения по породе, содержащее наружную резьбу и взаимодействующую с ней внутреннюю резьбу, при этом наружная резьба расположена на первом элементе бурильной колонны, а внутренняя резьба расположена на втором элементе бурильной колонны, и указанный первый элемент бурильной колонны имеет первую ударную поверхность, а указанный второй элемент бурильной колонны имеет вторую ударную поверхность, причем первая и вторая ударные поверхности расположены с упором друг в друга. Резьбовое соединение характеризуется тем, что наружная резьба и внутренняя резьба выполнены коническими, а вершины наружной резьбы имеют радиус кривизны, составляющий более 30% шага резьбы.

Краткое описание чертежей

Вариант выполнения изобретения описан ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает бурильную колонну с предлагаемым резьбовым соединением, а фиг.2 изображает разрез резьбового соединения.

Описание предпочтительного варианта выполнения изобретения

Бурильная колонна, представленная на фиг.1, содержит буровую коронку 1, буровую штангу 2 и переходную муфту 3 хвостовика. Вместо одной буровой штанги, показанной на фиг. 1, возможно наличие нескольких буровых штанг. Буровая коронка, буровая штанга и переходная муфта хвостовика являются элементами бурильной колонны. Показанное на фиг.2 резьбовое соединение содержит наружную резьбу 5, расположенную на первом элементе 3 бурильной колонны, и внутреннюю резьбу 4, расположенную на втором элементе 2 бурильной колонны. Первый элемент 3 имеет первую ударную поверхность 6, а второй элемент 2 имеет вторую ударную поверхность 7. В показанном на чертеже примере между указанными ударными поверхностями 6, 7 у нижней части внутренней резьбы имеется контакт. В другом варианте элементы бурильной колонны могут быть выполнены так, что контакт устанавливается у наружного конца внутренней резьбы. В этом случае элемент бурильной колонны с наружной резьбой имеет ударную поверхность на конце резьбы, удаленном от конца этого элемента. Элементы бурильной колонны имеют центральный промывной канал 9. Наружная 5 и внутренняя 4 резьбы выполнены коническими и имеют постоянный шаг. Обнаружено, что предпочтительная величина угла конуса резьбы составляет менее 20^o. Это предполагает, что угол подъема линии витков увеличивается с уменьшением диаметра. Благодаря этому наибольшая нагрузка на резьбу из зоны, в которой в известном оборудовании имеется тенденция к поломке резьбы, устранена. Поскольку вершины 8 витков наружной резьбы 5 выполнены с радиусом кривизны, составляющим более 30% шага резьбы, обеспечена хорошая передача энергии ударной волны без перегрузки резьбового соединения.