соединение труб с технологическим замком

Формула изобретения

1. Соединение труб с технологическим замком, содержащее полую цилиндрическую муфту с внутренней резьбовой поверхностью на одном конце и полый цилиндрический переходник, выполненный на одном конце с внутренней резьбой для соединения с 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 труб, отличающееся тем, что внутренний проходной канал полого цилиндрического переходника имеет диаметр, равный внутреннему диаметру соединяемых труб, в указанных муфте и переходнике на переходных участках от гладкой 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 стенки соединяемых труб при их вворачивании в муфту и переходник и при вворачивании переходника в муфту, при этом в указанных муфте и переходнике на участке между упорной торцевой поверхностью и внутренней резьбой выполнена канавка шириной 4-6 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.

2. Соединение труб по п.1, отличающееся тем, что ответные взаимодействующие резьбы муфты и переходника выполнены с профилем конической замковой резьбы или треугольного или трапецеидального профиля, в том числе с дополнительными уплотнительными элементами.

3. Соединение труб по п.1, отличающееся тем, что резьбовое соединение труб с муфтой и переходником могут быть выполнены треугольного или трапецеидального профиля, в том числе с дополнительными уплотнительными элементами.

Описание изобретения к патенту

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 " " (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.