Замковое соединение для насосно-компрессорных труб с поверхностно-упрочненной механической обработкой на внешней поверхности

Использование: при бурении скважин на нефть и газ и при добыче нефти и газа из скважин, а также при выполнении технологических операций на скважине, при ремонте и обслуживании скважин. Сущность: Замковое соединение с поверхностно-упрочненной механической обработкой на внешней поверхности включает соединительную цилиндрическую муфту 1, установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб 2, и полый цилиндрический переходник 3, установленный на резьбовом конце другой из соединяемых труб 4 с нанесенными продольными канавками (наварками) 5. Наружный диаметр переходника 3 выполнен соответствующим наружному диаметру стандартной соединительной муфты 1. В наружной поверхности соединительной муфты 1 и переходника 3 выполнены продольные канавки (наварки) 5, с шагом «Н» равным (кратным) шагу зубьев плашки 7 монтажно-демонтажного механизма 6. Наружная поверхность переходника 3 и муфты 1 с нанесенными продольными канавками (наварками) 5 дополнительно упрочнена химико-термической обработкой и защищена от механического воздействия зубьев плашки 7. Целью настоящей модели является повышение эксплуатационной надежности соединения с улучшением сцепных свойств между телом переходника, муфты и плашками механизма монтажа-демонтажа, а также повышение долговечности соединения за счет исключения механических повреждений на внешней поверхности муфты и переходника органами механизма для монтажа-демонтажа колонны труб после многократных операций монтажа-демонтажа соединений и снижение при этом эксплуатационных затрат. 1 НПФ 1 илл.

Модель относится к области нефтедобычи, в частности к универсальным соединениям насосно-компрессорных или бурильных труб при монтаже-демонтаже их в колонну, и может быть использовано при бурении скважин на нефть и газ и при добыче нефти и газа из скважин, а также при выполнении технологических операций на скважине, при ремонте и обслуживании скважин.

Известно соединение труб, включающее установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб соединительную цилиндрическую муфту, имеющую внутреннюю резьбовую поверхность, и полый цилиндрический переходник, выполненный на одном конце с внутренней, а на другом конце - с наружной резьбой, для взаимодействия с резьбой концевого участка другой соединяемой трубы и резьбой муфты соответственно (см., например, - Инструкция по эксплуатации бурильных труб - РД 39-2-961-83, г.Куйбышев, 1984 г.). При этом муфта и переходник выполнены из материала той же категории прочности, что и соединяемые трубы. При монтаже-демонтаже колонны труб клинья слайдера захватывают за муфту, а челюсти гидроключа за переходник, и приводит их во вращение относительно друг-друга. Тем самым соединяя или разъединяя резьбовое соединение.

Однако это замковое соединение имеет недостаточную эксплуатационную надежность, т.к. наружная поверхность переходника и муфты имеет недостаточную твердость, что приводит к износу.

Кроме того, повысить твердость не позволяет наличие гладкой наружной поверхности переходника и муфты, так как при их высокой твердости будет иметь место проскальзывание ключа при сборке труб в колонну.

Известно, так же соединение насосно-компрессорных труб или бурильных труб, включающую установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб соединительную цилиндрическую муфту, и полый цилиндрический переходник, при этом тело муфты и тело переходника выполнены объемно упрочненными (см., например, свидетельство на полезную модель N 14995, кл. F16L 15/08, от 2000 г.)

Однако это замковое соединение имеет недостаточную эксплуатационную надежность, т.к. происходит проскальзывание рабочих поверхностей механизма для монтажа-демонтажа по цилиндрическим поверхностям переходника и концевого участка муфты при монтаже-демонтаже. Это приводит к увеличению момента затяжки механизмов монтажа-демонтажа, образуя механические повреждения на внешней поверхности муфты и переходника.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является замковое соединение, состоящее из соединения насосно-компрессорных или бурильных труб, включающее установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб соединительную цилиндрическую муфту, имеющую внутреннюю резьбовую поверхность, и полый цилиндрический переходник, выполненный на одном конце с внутренней, а на другом конце - с наружной резьбой, для взаимодействия с резьбой концевого участка другой соединяемой трубы и муфты соответственно, при этом на наружных поверхностях муфты и переходника нанесены рифления под ключ (см., например, свидетельство на полезную модель N 10823, кл. F16L 15/08, от 1997 г.).

Однако в этом соединении труб не исключено проскальзывание механизма монтажа-демонтажа по цилиндрическим поверхностям переходника и концевого участка муфты при монтаже-демонтаже. Это объясняется тем, что после многократных операций монтажа-демонтажа соединения труб в колонну описанное рифление сдирается плашками - наиболее прочными элементами механизма монтажа-демонтажа, а так же рифление выполнено без учета размеров элементов механизма монтажа-демонтажа, поэтому возможно проскальзывание по внешней поверхности муфты и переходника. Это приводит к снижению эксплуатационной надежности и долговечности соединения труб, требует дополнительных эксплуатационных затрат на проведение ремонтных работ, заключающихся в замене замковых соединений.

Целью настоящей модели является повышение эксплуатационной надежности соединения с улучшением сцепных свойств между телом переходника, муфты и плашками механизма монтажа-демонтажа, а также повышение долговечности соединения за счет исключения механических повреждений на внешней поверхности муфты и переходника органами механизма для монтажа-демонтажа колонны труб после многократных операций монтажа-демонтажа соединений и снижение при этом эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в известном соединении насосно-компрессорных или бурильных труб, включающем установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб соединительную цилиндрическую муфту, имеющую внутреннюю резьбовую поверхность, и полый цилиндрический переходник, выполненный на одном конце с внутренней, а на другом конце - с наружной резьбой, для взаимодействия с резьбой концевого участка другой соединяемой трубы и муфты, и монтажно-демонтажного механизма, соответственно, новым является то, что на внешней поверхности муфты и переходника нанесены продольные канавки с шагом равному шагу зубьев плашек механизма монтажа-демонтажа, длина которых выбирается не менее длины захватывающих органов механизма монтажа-демонтажа, а так же выполнены наварки продольных выпуклостей в количестве кратному количеству плашек гидроключа, при этом внешняя поверхность муфты и переходника выполнена упрочненной с приданием ей дополнительной износостойкости посредством химико-термической обработки.

Из патентной и научно-технической литературы нам не известны замковые соединения труб, включающие указанную выше совокупность конструктивных признаков, что позволяет сделать вывод о новизне предлагаемого технического решения.

Достижение указанной выше цели обеспечивается благодаря следующему.

Благодаря тому, что на внешних поверхностях переходника и муфты нанесены продольные канавки с шагом равными шагу зубьев плашек механизма монтажа-демонтажа, длина которых выбирается не менее длины захватывающих органов механизма для монтажа-демонтажа, захватывающие органы механизма устанавливаются и фиксируются без продольного и поперечного смещения на цилиндрической внешней поверхности переходника и муфты. Это позволяет полностью исключить проскальзывание рабочих поверхностей механизма для монтажа-демонтажа по поверхностям переходника и муфты спускаемой при монтаже в скважину колонны труб.

Благодаря тому, что выполнены наварки продольных выпуклостей в количестве кратному количеству плашек гидроключа, захватывающие органы механизма устанавливаются и фиксируются без продольного и поперечного смещения на цилиндрической внешней поверхности переходника и муфты, что позволяет повысить эксплуатационную надежность соединения.

Благодаря тому, что внешняя поверхность муфты и переходника выполнена упрочненной с приданием ей дополнительной износостойкости посредством химико-термической обработки позволяет исключить повреждение внешней поверхности муфты и переходника после многократных операций монтажа-демонтажа соединений при спусках колонны труб, что позволяет повысить долговечность и эксплуатационную надежность соединения.

Сущность предлагаемой модели поясняется чертежом, где представлен общий вид соединения насосно-компрессорных или бурильных труб.

Замковое соединение с поверхностно-упрочненной механической обработкой на внешней поверхности включает соединительную цилиндрическую муфту 1, установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб 2, и полый цилиндрический переходник 3, установленный на резьбовом конце другой из соединяемых труб 4 с нанесенными продольными канавками (наварками) 5. На чертеже представлен монтажно-демонтажный механизм 6 с зубчатыми плашками 7. Наружный диаметр переходника 3 выполнен соответствующим наружному диаметру стандартной соединительной муфты 1. В наружной поверхности соединительной муфты 1 и переходника 3 выполнены продольные канавки (наварки) 5, с шагом «Н» равным (кратным) шагу зубьев плашки 7 монтажно-демонтажного механизма 6. Наружная поверхность переходника 3 и муфты 1 с нанесенными продольными канавками (наварками) 5 дополнительно упрочнена химико-термической обработкой и защищена от механического воздействия зубьев плашки 7.

Создание продольных канавок (наварок) на наружной поверхности переходника и муфты с шагом «Н» равным (кратным) шагу зубьев плашки и глубиной несколько меньшей высоты зуба плашки монтажно-демонтажного механизма позволяет осуществить надежный захват замкового соединения в начальный момент монтажа-демонтажа и исключить продольное и поперечное перемещение зубьев плашки по внешним поверхностям замкового соединения.

Сборку насосно-компрессорных или бурильных труб посредством предлагаемого замкового соединения производят при формировании колонны труб для спуска ее в скважину, а работы по монтажу-демонтажу переходников и муфт с трубой - при проведении ремонтных работ. При этом на резьбовом конце трубы 2 установлена муфта 1, а на резьбовом конце трубы 4 установлен переходник 3. Переходник 3 с трубой 4 ввинчивают в муфту 1. При этом завинчивание производится посредством механизма для монтажа-демонтажа 6, в котором захватный орган размещается на цилиндрических поверхностях переходника 3 и муфты 1.

Таким образом, заявляемое соединение труб значительно повышает эксплуатационную надежность соединений, после многократных операций монтажа-демонтажа соединений, увеличивает в несколько раз продолжительность их эксплуатации.

Кроме того, снижаются эксплуатационные затраты при эксплуатации колонны насосно-компрессорных или бурильных труб, упрощается проведение ремонтных работ, т.к. не требуется замены замкового соединения, поскольку при эксплуатации не наносятся механические повреждения на внешнюю поверхность муфты и переходника. Использование предлагаемой модели позволит применять в технологических колоннах трубы более низкой категории прочности.

1. Соединение труб, включающее установленную на резьбовом конце одной из соединяемых труб соединительную цилиндрическую муфту, имеющую внутреннюю резьбовую поверхность, и полый цилиндрический переходник, выполненный на одном конце с внутренней, а на другом конце - с наружной резьбой, отличающееся тем, что на внешних рабочих поверхностях переходника и муфты нанесены продольные канавки с шагом, равным шагу зубьев плашек механизма монтажа-демонтажа, длина которых выбирается не менее длины захватывающих органов механизма для монтажа-демонтажа.

2. Соединение труб по п.1, отличающееся тем, что выполнены наварки продольных выпуклостей в количестве, кратном количеству плашек гидроключа.

3. Соединение труб по п.1, отличающееся тем, что внешняя поверхность муфты и переходника выполнена упрочненной с приданием ей дополнительной износостойкости посредством химико-термической обработки.