соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах

Формула изобретения

Соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах, содержащее соединительную муфту с конической резьбой и выточкой на торце, в которой расположена эластичная втулка, отличающееся тем, что выточка на торце соединительной муфты выполнена конической, а эластичная втулка с соответствующей конической поверхностью, причем на внутренней поверхности эластичной втулки выполнена заходная фаска, а с противоположной стороны коническая поверхность, при этом эластичная втулка установлена с возможностью заполнения кольцевого зазора между поверхностью трубы и конической поверхностью выточки и зазоров между впадинами и вершинами резьбового соединения на выходе резьбы на коническую поверхность муфты при свинчивании трубы и муфты.

Описание изобретения к патенту

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

Известны соединения, содержащие трубы обсадные или насосно-компрессорные с коническими резьбами на концах и муфты к ним с цилиндрическими выточками [ГОСТ 632-80, ГОСТ 633-80].

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], фиг.5), 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 соединительную муфту с конической резьбой и выточкой на торце, в которой расположена эластичная втулка [US 4706997].

Недостатками известного соединения являются ненадежность в процессе эксплуатации в нефтяных и газовых скважинах из-за негерметичности соединения, особенно при высоких давлениях МПа (кгс/см ²) - 21(210) и выше, а также неудобство замены эластичной втулки на устье скважины в полевых условиях.

Технической задачей изобретения является увеличение надежности герметизации резьбовых соединений обсадных колонн или насосно-компрессорных труб в скважинах, срока эксплуатации, сокращение материальных затрат, связанных с ликвидацией негерметичности резьбовых соединений в нефтегазовых или в нагнетательных скважинах, в обеспечении удобства обслуживания на устье скважины в полевых условиях и конкурентоспособности резьбовых соединений в целом.

Решение технической задачи достигается тем, что соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах, содержащее соединительную муфту с конической резьбой и выточкой на торце, в которой расположена эластичная втулка, отличающееся тем, что выточка на торце соединительной муфты выполнена конической, а эластичная втулка - с соответствующей конической поверхностью, причем на внутренней поверхности эластичной втулки выполнена заходная фаска, а с противоположной стороны - коническая поверхность, при этом эластичная втулка установлена с возможностью заполнения кольцевого зазора между поверхностью трубы и конической поверхностью выточки и зазоров между впадинами и вершинами резьбового соединения на выходе резьбы на коническую поверхность муфты при свинчивании трубы и муфты.

На фиг.1 изображено соединение перед свинчиванием на устье скважины.

На фиг.2 изображено соединение после свинчиванием в скважине.

На фиг.3 изображено соединение в увеличенном виде.

Соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах содержит:

муфту 1,

коническую выточку 2 (фиг.1-3),

эластичную втулку 3,

коническую поверхность 4 эластичной втулки 3,

торец 5 муфты 1,

трубу 6 с конической резьбой на концах,

заходную фаску 7 трубы 6,

заходную фаску 8 эластичной втулки 3,

коническую поверхность 9 эластичной втулки 3,

коническую поверхность 10 муфты 1,

кольцевой зазор 11 (фиг.3),

зазоры 12 между впадинами и вершинами резьбового соединения (фиг.3).

В статическом положении элементы соединения обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы с конической резьбой на концах взаимодействуют следующим образом.

В коническую выточку 2, выполненную на торце 5 в муфте 1, устанавливают эластичную втулку 3 (фиг.1).

Грузоподъемным механизмом обсадную колонну или насосно-компрессорную трубу 6 устанавливают через заходные фаски 7 и 8, выполненные на торце трубы и на внутренней поверхности эластичной втулки 3, в муфту 1 через эластичную втулку 3.

При этом на резьбовые поверхности муфты 1 и трубы 6 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 6 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 6 с муфтой 1 эластичная втулка 3 навинчивается на коническую резьбу трубы 6, деформируется и заполняет кольцевой зазор 11 между поверхностью трубы 6 и конической поверхностью выточки 2, герметизируя кольцевой зазор 11 (фиг.2 и 3).

В свою очередь одновременно, в результате деформации эластичной втулки 3, ее коническая поверхность 9, взаимодействуя с конической поверхностью 10 муфты 1, заполняет зазоры 12 между впадинами и вершинами резьбового соединения на выходе резьбы на коническую поверхность 10 муфты 1, герметизируя зазоры (фиг.3).

В процессе эксплуатации в нефтегазовой или нагнетательной скважине, при перепадах давлений в затрубном пространстве (между лифтом насосно-компрессорных труб и эксплуатационной колонной), деформированная эластичная втулка 3, ограниченная поверхностью конической выточки 2, выполненной на торце 5 в муфте 1 и наружной поверхности трубы 6, не выдавливается из кольцевого зазора 11 и тем самым исключается выдавливание смазки через зазоры 12 резьбовых соединений и нагнетания в зазоры соединений перекачиваемой или агрессивной среды, предохраняя соединение в скважине от процессов электрохимической коррозии, предотвращая разгерметизацию резьбовых соединений колонн в процессе эксплуатации.

Наличие в соединении конической выточки 2, выполненной на торце 5 в муфте 1, исключает самопроизвольное выпадение эластичной втулки 3 с соответствующей конической поверхностью 4 из конической выточки в процессе проведения ремонтных работ на устье скважины.

При необходимости эластичная втулка 3 легко заменяется на устье скважины перед свинчиванием трубы 6 и муфты 1.

Наличие заходной фаски 8, выполненной на внутренней поверхности эластичной втулки 3, обеспечивает центровку трубы 6 при ее установке в муфту 1.

Предложенное новое техническое решение соединения обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах 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, C 16 L 15/00, 1987.

2. Гост 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним.

3. ГОСТ 633-80. Трубы нососно-компрессорные и муфты к ним.