Бурильная труба с высокомоментным замком (варианты)

 

Использование: к области горного дела, а именно к бурильным трубам, предназначенным для бурения, ловильных работ и капитального ремонта в скважинах, обсаженных трубами размером 140 мм, 146 мм и 168 мм. Задача полезной модели: создание высокопрочных бурильных труб с приваренными замками, наружный диаметр которых не более 108 мм и внутреннее отверстие не менее 50 мм, позволяющих повысить надежность бурения, ловильных и аварийных работ.(71) Заявитель полезной модели; ОАО «Синарский трубный завод» (73) Патентообладатель полезной модели: ОАО «Синарский трубный завод» Сущность полезной модели Бурильные трубы диаметром 73 мм и 89 мм с высокомоментными замками содержат тело трубы с высаженными концами и приваренные высокомоментные замки, состоящий из ниппеля и муфты, на которых выполнена соединительная замковая резьба увеличенного диаметра (Dcp=80,2 мм) и длины (lн=100 мм) с соотношением равным 1,25, при этом наружный и внутренний диаметры ниппеля и муфты замка имеют значения равные 105 (108) мм и 51 мм соответственно, что позволяет равномерно перераспределить нагрузку на ниппель и муфту и увеличить момент кручения на 24% и осевую растягивающую нагрузку на 10%. 1 с. и 3 илл., 5 табл

Заявленная полезная модель относится к области горного дела, а именно к бурильным трубам, предназначенным для бурения, аварийных работ и капитального ремонта в скважинах, обсаженных трубами размером 140-168 мм.

Известны конструкции высокопрочных бурильных труб диаметром 73 мм и 89 мм, включающие тело трубы с высаженными концевыми участками и приваренные к высаженным концам ниппельными и муфтовыми замковыми деталями, прочность которых соответствует прочности тела трубы (ГОСТ P 50278-92, таблица 2; стандарт API Spec. 7, 2001. Р.6, Table 7). Это в основном бурильные трубы с наружной высадкой (БН) концов и замками увеличенного размера, например, трубы БН-73-9,2 группы прочности P (по API-S-135) с замками 3П 11-41 и БН-89×9,4 группы прочности М (по API-G-105) с замками 3П-127-62. При строительстве сильно искривленных и горизонтальных скважин из обсадных колонн размером 140 мм; 146 мм и 168 мм требуются высокопрочные бурильные трубы с замками, диаметром 100-108 мм, внутреннее отверстие которых не менее 50 мм. Внутреннее отверстие диаметром 50 мм обусловлено необходимостью спуска через бурильные трубы геофизических приборов для ориентирования бурового инструмента и определения координат забоя скважины.

Заданным требованиям по конструктивным параметрам отвечают бурильные трубы размером 73×9,19 мм с приваренными замками 3П-98,4-54,8 с резьбой ОН, бурильные трубы размером 89х9,35 мм с приваренными замками 3П-105-51 с резьбой NC 31 (проспект фирмы Grant TFW «H-Series Driel Pipe», 1993, р.32-34) и бурильные трубы размером 89х8,0 мм с приваренными замками 3П-105-53 с резьбой 3-86 (ТУ 14-161-137-94, изменение 5, таблица 1). Но замки вышеуказанных бурильных труб равнопрочны только телу труб группы прочности Е.

Наиболее близко к заявленной полезной модели по совокупности признаков относятся бурильные трубы размером 73×9,19 мм с приваренными замками 3П-102-51 с резьбой SL H90 (стандарт API 7G, 2000, Р.13, Table 9). Диаметр большого основания конуса резьбы SL H90 равен 81,192 мм, средний диаметр резьбы (Dcp) равен 77,445. В данном случае замок оптимально

сбалансирован с трубой до группы прочности М (G-105), (Таблица 1-[прототип]). Однако замок 3П 102-51 не выдерживает требуемого момента крепления резьбы.

К недостаткам конструкции следует отнести непропорционально короткую длину lн резьбового конуса ниппеля замка, которая равна 74,6 мм.

В стандартных замковых резьбах малого диаметра типа 3-65 (NC 23), 3-86 (NC 31) отношение длины резьбового конуса ниппеля lн к среднему диаметру резьбы Dcp в основной плоскости равно 1,10-1,27. В аналогичной по размеру lн резьбе SL H90 отношение равно 0,96, то есть данная резьба имеет Dcp укороченную длину lн конуса ниппеля. С учетом увеличенного шага (8,467 мм) на конусе резьбы SL H90 нарезается всего нитки. При высоких нагрузках, действующих на резьбу в скважинах, указанное количество ниток недостаточно.

Кроме того, по мере износа наружной поверхности замка происходит интенсивное снижение момента сопротивления муфты Wм относительно момента сопротивления ниппеля WH, ввиду небольшой конусности и короткой длины lн резьбы ниппеля.

Оптимальные значения отношения равно 2,3-2,7. Уменьшение отношения в процессе износа замка особенно сильно проявляется в коротких резьбах с небольшой конусностью. В резьбе SL H90 конусность равна , а в резьбе, например, 3-76 ( REG) конусность равна ¼. При равном наружном износе замков на 3,2% отношение с резьбами SL H90 уменьшается на 17%, а с резьбами 3-76 - на 12%.

На базе существующих замковых резьб спроектировать высокопрочные бурильные трубы условным диаметром 73 мм и 89 мм с замками 3П-105-51 не представляется возможным.

Известно, что по мере увеличения прочности тела трубы закономерно увеличивается наружный диаметр замка и уменьшается его внутреннее отверстие, т.е. увеличивается площадь сечения металла ниппеля и муфты. Например, к бурильным трубам размером 73×9,19 мм группы прочности М привариваются замки 3П-105-51, а к бурильным трубам размером 73×9,19 мм группы прочности P - замки 3П-111-41. Но по требованиям современной технологии бурения

увеличение наружного диаметра замка и уменьшение его внутреннего отверстия недопустимы.

Задачей настоящей полезной модели является создание бурильной трубы размером 73 мм и 89 мм с приваренными высокомоментными замками, наружный диаметр которых не более 108 мм, а внутреннее отверстие не менее 50 мм.

Указанная задача решается за счет того, что бурильная труба с высокомоментным замком содержит тело трубы диаметром 73 мм или 89 мм с высаженными концами и приваренный замок состоящий из высокомоментных ниппеля и муфты, на которых выполнена соединительная замковая резьба увеличенного диаметра {Dcp=80,2 мм) и длины (lн=100 мм) с соотношением равным 1,25, при этом наружный и внутренний диаметр ниппеля и муфты замка и имеют значения равные 105 (108) мм и 51 мм соответственно, что позволяет равномерно перераспределить нагрузку на ниппель и муфту и увеличить момент кручения на 24% и осевую растягивающую нагрузку на 10%.

Сущность полезной модели представлена на фиг.1 и в Таблице 2. Бурильные трубы БН-73×9,19 и БК-89×8,0 включают тело трубы 1 с высаженными концами 2, приваренную муфту 3 и ниппель 4 высокомоментных замков 3ПИ 105-51 (3ПИ 108-51) с удлиненной соединительной замковой резьбой оптимального типоразмера 5. Параметры профиля ниток предлагаемой соединительной замковой резьбы даны на фиг.2 и в Таблице 3, основные размеры соединительной замковой резьбы - на фиг.3 и в Таблице 4. В отличие от прототипа (резьбы типа ОН и SL H90) в соединительной замковой резьбе отношение равно 1,25.

При работе в обсадных колоннах диаметром 146 мм с небольшой толщиной стенок труб и в обсадных колоннах диаметром 168 мм могут использоваться высокомоментные замки 3П-108-51, имеющие больший запас на износ. Характеристика бурильных труб БН-73×9,19 и БК-89×8,0 с замками 3П-105-51 приведены в Таблице 5. Параметры и характеристики бурильных труб с замками 3П-108-51 практически не отличаются от указанных в Таблице 5.

Таким образом, в предлагаемой конструкции бурильных труб размером 73×9,19 мм и 89×8,0 мм по сравнению с прототипом применены оптимально сбалансированные замковые соединения 3П-105(108)-51 с замковой резьбой увеличенного диаметра и длины, за счет чего увеличиваются рабочий момент кручения бурильной колонны на 24% и осевая растягивающая нагрузка на 10%.

Данное техническое решение позволит повысить надежность и безопасность работы при строительстве сильно искривленных и горизонтальных скважин.

Таблица 1Характеристика бурильной трубы размером 73×9,19 мм с замками 3ПИ 102-51 с резьбой SL H90 [прототип]
Наименование параметровБурильная труба 73х9,19Замок 3П-102-51Оптимальное значение параметров надежности
Группа прочности
Л (Х-95)М (G-105)Р (S-135)
Растягивающая нагрузка Q, соответствующая т, при Мкр=0, кН 1206133317121974-
Момент кручения Мкр, соответствующий т при Q=0, кН·м 19,821,928,117,9-
Отношение Qм/Qн1,64 1,481,15- 1,5
Отношение Мкр.зам/Мкр.тр0,90,8 0,6-не менее 0,8
Отношение момента сопротивления муфты замка к моменту сопротивления ниппеля, -- -2,292,3-2,7

Основные конструктивные параметры бурильных труб БН-73×9,19 и БК-89×8,0

Таблица 2Размеры в мм
Типоразмер Группа прочности трубыDm S
трубызамка
БН-73×9,193П-105-51 3П-108-51Е, Л, М, Р73,0 81,89,19105,5 (108,0)51,051,5
БК-89×8,03П-105-51 3П-108-51Е, Л, М88,992,08,0 105,5 (108,0)51,0 51,5

Основные параметры профиля соединительной замковой резьбы

Таблица 3Размеры в мм
Форма профиля резьбыПараметры резьбы
Конусность К (2 tg )Шаг, pНРабочая высота, hВысота профиля, h1аbс fr1 r2
V-21/17*1:9,62°59'8,474,22 2,092,292,131,751,06 0,870,380,50
* - цифрами 21 и 17 показаны ширина площадки среза вершины нитки резьбы и ширина площадки впадины резьбы соответственно, округленных до двух знаков и умноженные на десять.

Основные размеры соединительной замковой резьбы

Таблица 4Размеры в мм
Расстояние от торца до основной плоскости, lопСредний диаметр резьбы в основной плоскости, Dcpd1 d3d 4d5 Dкп l1lсб lp
15,9 80,283,973,585,279,8 82,3100114 10412,715 1,25

Таблица 5Характеристика бурильных труб диаметром 73 мм и 89 мм с высокомоментными замками (по полезной модели)
Наименование параметровТрубы БН-73×9,19 с замками 3П-105-51 Трубы БК-89×8 с замками 3П-105-51 Оптимальное значение параметров надежности
ТрубаЗамок ТрубаЗамок
ЕЛМ РЕЛ М
Растягивающая нагрузка Q, соответствующая от, при Мкр=0, кН952 12061333171221801052 133314732180-
Момент кручения Мкр, соответствующий т, при Q=0, кН·м15,6 19,821,928,122,122,6 28,331,422,1-
Отношение Qзам/Qтр2,31,8 1,61,3- 2,11,61,5 -1,5
Отношение Мкр.зам/Мкр.тр1,4 1,11,00,8 -1,00,8 0,7-не менее 0,8
Отношение момента сопротивления муфты замка к моменту сопротивления ниппеля, -- --2,4 --- 2,42,3-2,7

1. Бурильная труба с высокомоментным замком, включающая собственно тело трубы с высаженными концами и приваренный замок состоящий из ниппеля и муфты, отличающаяся тем, что на высокомоментном ниппеле и муфте бурильной трубы 73 мм выполнена соединительная замковая резьба увеличенного диаметра (Dcp=80,2 мм) и длины (lн=100 мм) с соотношением lн/Dср равным 1,25, при этом наружный и внутренний диаметры ниппеля и муфты имеют значения равные 105(108) мм и 51 мм соответственно.

2. Бурильная труба с высокомоментным замком, включающая собственно тело трубы с высаженными концами и приваренный замок состоящий из ниппеля и муфты, отличающаяся тем, что на высокомоментном ниппеле и муфте бурильной трубы 89 мм выполнена соединительная замковая резьба увеличенного диаметра (Dcp=80,2 мм) и длины (lн=100 мм) с соотношением lн/Dср равным 1,25, при этом наружный и внутренний диаметры ниппеля и муфты имеют значения равные 105(108) мм и 51 мм соответственно.



 

Похожие патенты:

Переход для монтажа труб больших диаметров и соединения стального трубопровода с чугунным относится к технике прокладки трубопроводов и может быть использован в конструкции перехода (переходного патрубка) для соединения стального трубопровода с чугунным на месте их монтажа.

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно, к технологии монтажа трубопроводов из труб, выполненных в коррозионно-стойком исполнении, и может быть использовано при строительстве высоконапорных трубопроводов в нефтедобывающей и газодобывающей отраслях промышленности

Насосно-компрессорная стальная оцинкованная металлическая труба относится к области добычи нефти и газа, в частности к конструкции труб, которые используют для добычи нефти из скважин.

Труба стальная металлическая прямошовная большого диаметра относится к трубам стальным с эпоксидным покрытием внутренней поверхности, используемым для транспортирования нефти, газа и водоснабжения.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения заправленными газопорошковыми огнетушителями любых пожаров, в том числе, технологических установок, горючих материалов и легковоспламеняющихся жидкостей

Радиатор // 54418
Изобретение относится к отопительной технике и предназначено для обогрева помещений
Наверх