Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения (варианты)

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, в частности к области предотвращения отложений (асфальтосмолопарафиновых, солевых, гидратных и др.) в кольцевом зазоре на внутренней поверхности муфты, между торцами насосно-компрессорных труб (НКТ).

Предложено использовать муфту с внутренним уплотнением в виде покрытия и в виде уплотнительного кольца. Причем в качестве покрытия и уплотнительного кольца используют полимерный материал, выбираемый из ряда: полиуретановый эластомер, термопластичный полиуретан, полимичевина, и имеющий после отверждения гладкую поверхность, твердость по Шору до 95 А, истирание до 50 мг, температуру эксплуатации -75+120°С, высокую адгезию к металлу, стойкость к агрессивным средам.

При этом покрытие выполнено в виде кольца с внутренним буртом и нанесено на среднюю часть внутренней поверхности муфты, с длиной покрываемой поверхности не менее 30 мм по обе стороны от середины муфты, толщиной не более 1 мм по обе стороны бурта, высотой бурта не более 8 мм в середине поверхности покрытия, шириной бурта не более 30 мм.

Уплотнительное кольцо выполнено с наружным буртом, имеющим высоту не более 8 мм, ширину не более 30 мм, с толщиной частей уплотнительного кольца, расположенных по обе стороны от бурта не более 2 мм и длинной не более 15 мм на каждую сторону

Технический результат - предотвращение асфальтосмолопарафиновых отложений. 2 н.з.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники.

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, в частности к области предотвращения отложений (асфальтосмолопарафиновых, солевых, гидратных и др.) в кольцевом зазоре на внутренней поверхности муфты, между торцами насосно-компрессорных труб (НКТ), и применяется в составе колонны НКТ с покрытием, предотвращающим отложения при любом способе добычи углеводородного сырья (нефти и газа), вне зависимости от условий эксплуатации скважины и качества добываемого сырья.

Уровень техники.

Известна гидравлическая муфта, в которой раструбный элемент включает в себя окружную уплотнительную канавку, расположенную на его внутренней поверхности и приспособленную для размещения окружного уплотнительного элемента, приспособленного для герметичного контакта с наружной поверхностью охватываемого раструбом элемента и тем самым обеспечения уплотнения для текучей среды между охватываемым раструбом элементом и раструбным элементом в конфигурации при блокировке (см. заявку RU 2008102977).

Однако использование указанной гидравлической муфты с уплотнительными элементами в составе НКТ, производимых по российскому стандарту ГОСТ 633-80 и американскому API Spec. 5CT решает лишь проблему герметизации соединения, но не проблему образования отложений.

Известны виды уплотнений в муфтовом соединении НКТ, имеющие двухступенчатую резьбу либо специальные уплотнительные кольца, выпускаемые фирмами «Атлас Брэдфорд» (США), «Маннесман» (Германия), «Валурек» (Франция) (см. http://www.neftelib.ru/neft-book/054/33/index.shtml).

Указанные соединения также предназначены для увеличения герметичности, но не решают проблему образования отложений, особенно в тех соединениях, где есть зазор между торцами НКТ.

Известно средство для соединения НКТ между собой, включающее силикатно-эмалевое покрытие со стороны внутренней поверхности НКТ для предотвращения или снижения асфальто-смолистых отложений (см. свидетельство RU 31256).

Основными недостатками данного аналога является то, что толщина силикатно-эмалевого покрытия указанного средства не превышает 1 мм, а толщина стенки НКТ не менее 3 мм, соответственно между торцами свинченных НКТ образуется кольцевой зазор (муфтовый карман), для очистки которого необходимо прибегать к соответствующим мероприятиям. Кроме того, нанесение силикатно-эмалевого покрытия довольно трудоемкий процесс, что в итоге сказывается на стоимости конечной продукции, а также характерным дефектом эмалевого покрытия является его разрушение в районе резьбовой части.

Наиболее близким аналогом является трубная муфта с уплотнением из полимера-эластомера или термопласта по RU 2085801С1

Указанное соединение также предназначено для увеличения герметичности, но не решают проблему образования отложений.

Сущность полезной модели.

Техническим результатом заявленной полезной модели являются устранение кольцевого зазора между торцами НКТ, что исключает образование отложений в кольцевом зазоре, увеличение герметичности резьбового соединения муфта-НКТ, предупреждение налипания отложений в месте соединения труб, исключение тепловых мостов в месте соединения труб, снижение гидравлического сопротивления на участке кольцевого зазора, исключение ржавления резьбовой поверхности муфты и НКТ, надежная фиксация уплотнения после навинчивания муфты на НКТ.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать муфту с внутренним уплотнением в виде покрытия, в случае использования новой, не навинченной на НКТ муфты и муфту с внутренним уплотнением в виде уплотнительного кольца, в случае использования муфты уже навинченной на одну из НКТ. Причем в качестве покрытия и уплотнительного кольца используют полимерный материал, выбираемый из ряда: полиуретановый эластомер, термопластичный полиуретан, полимочевина и имеющий после отверждения гладкую поверхность, твердость по Шору до 95 А, истирание до 50 мг, температуру эксплуатации -75+120°С, высокую адгезию к металлу, стойкость к агрессивным средам.

Муфта (1) с внутренним уплотнением в виде покрытия из малотеплопроводного полимера, имеющего гладкую поверхность, выполненного в форме кольца (2) с внутренним буртом (3), наносимого на ее среднюю часть внутренней поверхности, с длиной покрываемой поверхности не менее 30 мм (L) по обе стороны от середины муфты для обеспечения перекрытия кольцевого зазора при свинченных НКТ (4), исключения образования отложений и ржавления резьбых участков, толщиной не более 1 мм по обе стороны от бурта для обеспечения захода резьбы НКТ на поверхность покрытия и увеличения герметичности соединения, высотой бурта не более 8 мм (t) для обеспечения одинаковой толщины покрытия муфты и НКТ и снижения гидравлических сопротивлений, шириной бурта не более 30 мм (s) для обеспечения герметичности соединения при сжатии бурта торцами свинчиваемых НКТ и предотвражения ржавления резьбовых участков (фиг.1).

Муфта (1) с внутренним уплотнением в виде уплотнительного кольца (5), из малотеплопроводного полимера имеющего гладкую поверхность, может быть использована в том случае, если муфта навинчена на одну из НКТ (4) и отсутствует возможность нанесения покрытия на внутреннюю поверхность муфты без развинчивания, например при производстве работ в полевых условиях (фиг.2). При этом уплотнительное кольцо, надевают на торец НКТ до упора в бурт (6), выполненный по центру уплотнительного кольца, имеющий высоту не более 8 мм (t₁ ) для надежной фиксации уплотнительного кольца после навинчивания муфты на вторую НКТ, ширину не более 30 мм (s₁)для обеспечения герметичности соединения при сжатии бурта торцами свинчиваемых НКТ и предотвражения ржавления резьбовых участков, толщина же частей уплотнительного кольца, расположенных по обе стороны от бурта не более 2 мм (t₂) для снижения гидравлических сопротивлений, а длина не более 15 мм (L₁) на каждую сторону для удобства навинчивания муфты на вторую НКТ, перекрытия кольцевого зазора и исключения образования отложений (фиг.2).

Таким образом, в заявленном конструктивном выполнении муфты с внутренним уплотнением одновременно обеспечивается: исключение кольцевого зазора между торцами НКТ и соответственно образования отложений, уменьшение теплопроводности стенок в месте соединения НКТ и соответственно тепловых мостов, гладкая поверхность предупреждает асфальтосмолопарафиновые отложения.

Краткое описание чертежей.

На Фиг.1 показана муфта с внутренним уплотнением в виде покрытия со свинченными НКТ, где можно видеть форму наносимого покрытия.

На Фиг.2 показана муфта с внутренним уплотнением в виде уплотнительного кольца со свинченными НКТ, где можно видеть форму устанавливаемого уплотнительного кольца.

Осуществление полезной модели.

По приведенным чертежам можно понять, что перекрытие кольцевого зазора между торцами свинченных НКТ может быть выполнено в различных вариантах, в зависимости от условий применения. Так согласно фиг.1 покрытие в форме кольца (2) имеет жесткую связь с муфтой (1) и наносят его в средней ее части для перекрытия кольцевого зазора между свинченными НКТ (4). Данное исполнение возможно на новой муфте, либо бывшей в употреблении, но не навинченной на НКТ, причем покрытие можно наносить, например методом холодного литья (для полиуретановых эластомеров и полимочевины) или методом экструзии (для термопластичных полиуретанов) в пресс-форму с установленной муфтой.

Согласно фиг.2 уплотнительное кольцо (5) устанавливают в муфту (1) навинченную на одну из НКТ (4). Данный вариант применим, например, в полевых условиях, когда для установки на скважину поступают НКТ с уже навинченной муфтой. При этом уплотнительное кольцо можно изготовить, например, также методом холодного литья (для полиуретановых эластомеров и полимочевины) или методом экструзии (для термопластичных полиуретанов) в пресс-форму.

Использование данных устройств позволит исключить образование отложений в кольцевом зазоре между торцами НКТ, снизить гидравлические сопротивления на данном участке, снизить теплопроводность стенок в месте соединения НКТ и соответственно исключить теплове мосты, увеличить герметичность резьбового соединения муфта-НКТ, исключить доступ скважинной жидкости к резьбовым участкам муфты и НКТ, и тем самым ржавление этих участков, надежно фиксировать уплотнения при свинченных НКТ.

1. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, включающая муфту и уплотнение из полимера, отличающаяся тем, что уплотнение выполнено из малотеплопроводного полимера, имеющего гладкую поверхность в виде покрытия внутренней стенки муфты, в форме кольца с внутренним буртом и наносимого на среднюю часть внутренней поверхности муфты, с длиной покрываемой поверхности не менее 30 мм по обе стороны от середины муфты, толщиной не более 1 мм по обе стороны бурта, высотой бурта не более 8 мм в середине поверхности покрытия, шириной бурта не более 30 мм.

2. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала уплотнения использован полиуретановый эластомер.

3. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала уплотнения использован термопластичный полиуретан.

4. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала уплотнения использована полимочевина.

5. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, включающая муфту и уплотнение из полимера, отличающаяся тем, что уплотнение выполнено из малотеплопроводного полимера, имеющего гладкую поверхность в виде уплотнительного кольца с наружным буртом, имеющим высоту не более 8 мм, ширину не более 30 мм, с толщиной частей уплотнительного кольца, расположенных по обе стороны от бурта не более 2 мм и длинной не более 15 мм на каждую сторону.

6. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, по п.5, отличающаяся тем, что в качестве материала уплотнения использован полиуретановый эластомер.

7. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, по п.5, отличающаяся тем, что в качестве материала уплотнения использован термопластичный полиуретан.

8. Муфта с внутренним уплотнением, исключающим отложения, по п.5, отличающаяся тем, что в качестве материала уплотнения использована полимочевина.