Неразъемный протектор бурильных труб

 

Изобретение относится к протекторам для бурильных труб. Цель изобретения повышение надежности при воздействии динамических нагрузок. Неразъемный протектор бурильных труб включает эластичное кольцо 1 с ребрами, армированное предварительно напряженным пружинным элементом , выполненным в виде прорезной втулки 2 с ребрами 3. Прорези в вертикальной плоскости имеют форму трапеций, обращенных большим основанием к оси эластичного элемента 1, а прорези ребер 3 имеют форму трапеций, обращенных меньшим основанием к оси. Возникающие при бурении поперечные колебания бурильной колонны активно гасятся эластичным элементом 1 и прорезной втулкой 2 с ребрами 3 при контакте со стенками скважины. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ----К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4725599/03 (22) 31.07,89 (46) 07.12.92. Бюл. N- 45 (71) Уфимский нефтяной институт и Азербайджанский институт нефти и химии им.

M,Àçè3áåêoâà (72) P.P.Ñàôèóëëèí, Б,З.Султанов, А.В,Лягов, 3.Г.Керимов, М,А.А.Садыхов и Г.Н.Джалил (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 866115, кл. Е 21 В 17/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 724684, кл. Е 21 В 17/10, 1978. (54) НЕРАЗЪЕМНЫЙ ПРОТЕКТОР БУРИЛ6НЫХ ТРУБ (57) Изобретение относится к протекторам для бурильных труб. Цель изобретения—

„„5U 1779739 А1 повышение надежности при воздействии динамических нагрузок. Неразъемный протектор бурильных труб включает эластичное кольцо 1 с ребрами, армированное предварительно напряженным пружинным элементом, выполненным в виде прорезной втулки 2 с ребрами 3. Прорези в вертикальной плоскости имеют форму трапеций, обращенных большим основанием к оси эластичного элемента 1, а прорези ребер 3 имеют форму трапеций, обращенных меньшим основанием к оси. Возникающие при бурении поперечные колебания бурильной колонны активно гасятся эластичным элементом 1 и прорезной втулкой 2 с ребрами

3 при контакте со стенками скважины, 5 ил, 1779739

Изобретение относится к устройствам для защиты ведущей, бурильной и обсадных труб от ударных и динамических нагрузок и износа, возникающих при спуско-подъемных операциях и вращении бурильной колонны внутри обсадной колонны, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен неразьемный стабилизатор упругий для бурильных труб в виде резинового кольца, армированного концентрично расположенной втулкой (Информационный листок. Стабилизатор упругий M 86 — 061.

Серия Р55.39.29. АзНИИНТЦ, 1986).

Недостатком такого стабилизатора является низкая эффективность в работе из-за первоочередного разрушения наиболее напряженных концевых участков, главным образом от ударных и динамических нагрузок при спуско-подъемных операциях о колонную головку и стыке обсадных труб. Кроме того, ненадежное крепление протектора на корпусе приводит к взаимному износу, что снижает надежность работы известного устройства.

Известен также протектор для бурильных труб, выполненный в виде нераэъемной натяжной эластомерной втулки, внутренняя поверхность которой в средней части цилиндрическая, а концевые участки имеют форму раструба, причем на внутренней поверхности втулки в раструбной части выполнены кольцевые канавки, диаметр которых уменьшается от торцов втулки к ее средней части (1), Недостатком такого протектора является уменьшение площади растягивающего сечения и, как следствие, слабый натяг протектора после надевания на бурильные трубы. А также концевые участки имеют коническую форму с кольцевыми канавками, которые утончены у торцов и легко подвержены разрушению за счет ударных и динамических нагрузок при спуска-подъемных операциях о колонную головку и стыке .обсадной колонны. Кроме того, в процессе бурения бурильная колонна колеблется, что отрицательно действует на долговечность протектора из-за динамических нагрузок.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является неразъемный, протектор бурильных труб, включающий эластичное кольцо, армированное предварительно напряженным пружинным элементом (2).

Недостаток этого неразъемного протектора для бурильных труб заключается в том, что при воздействии динамических и ударных нагрузок разрушаются наиболее напряженные концевые участки. Кроме того, низкая надежность в работе заключается в том, что уменьшается натяг протектора при динамических нагрузках, и как следствие, взаимный износ поверхностей соприкосно5 вения, а также невозможность увеличения наружнего диаметра протектора при воздействии динамических нагрузок.

Цель изобретения — повышение надежности работы при воздействии динамиче10 ских нагрузок.

Указанная цель достигается тем, что пружинный элемент неразъемного протектора выполнен в виде прорезной втулки с ребрами, прорези в вертикальной плоско15 сти тела которой имеют форму трапеций, обращенных большим основанием к оси эластичного элемента, а ребер — форму трапеции, обращенных меньшим основанием к оси.

20 На фиг.1 показан продольный разрез нераэьемного протектора бурильных труб; на фиг.2 — разрез А — А на фиг,1; на фиг.З— пружинный элемент, выполненный в виде прорезной втулки с ребрами, в разрезе; на

25 фиг.4 — разрез Б-Б на фиг,З; на фиг.5— продольный разрез нераэъемного протектора бурильных труб в ненапряженном состояниии, Неразъемный протектор бурильных

30 труб представляет собой эластичное кольцо

1 с ребрами, армированное предварительно напряженным пружинным элементом, выполненным в виде прорезной втулки 2 с ребрами 3. Причем прорези в вертикальной

35 плоскости тела. имеют форму трапеции (Г), обращенной большим основанием к оси эластичного элемента I, а прорези ребер 3 имеют форму трапеции (В), обращенной меньшим основанием к оси, 40 Нераэъемный протектор в предварительно напряженном состоянии пружинного элемента надевается на переводник 4, который соединяется с помощью резьб с ведущей трубой 5 и бурильной трубой 6, 45 Неразъемный протектор бурильных труб работает следующим образом.

Перед спуском в скважину на каждую бурильную трубу и на переводник ведущей трубы надевают известным способом не50 разьемный протектор, Армирующий пружинный элемент 2, имеющий начальную длину 1 в напряженном состоянии,помещается в тело эластичного кольца 1, внутренний диаметр d> которого равен наружному

55 диаметру D< переводника 4. Под действием усилия сжатия предварительно растянутого пружинного элемента 2 тело эластичного кольца 1 несколько сжимается в продольном направлении, в результате чего внутренний диаметр неразьемного протектора

50 становится меньше диаметра d>--D>, но больше размера нерастянутой пружины d2 из-за сопротивления материала эластичного кольца, чем достигается надежная установка с натягом на переводник 4 или бурильные трубы.

Кроме того. под действием усилия сжатия предварительно растянутого пружинного элемента 2 сжимаются ребра эластичного кольца 1 за счет трапецеидальной формы прорезей ребер 3, в результате чего наружный диаметр D> становится большим Dz

1 I что повышает надежность в работе и долговечность путем компенсации износа наружного диаметра. При прохождении ведущей трубы и колонны бурильных труб через колонную головку и стыки обсадной колонны при спуско-подъемных операциях нераэьемный протектор надежно защищает их от воздействия ударных и динамических нагрузок, которые возникают соответственно от соударений при СПО и колебаний бурильной колонны в процессе бурения.

Концевые участки неразъемного протектора хорошо сопротивляются воздействию ударных и динамических нагрузок, так как ребра 3 выполнены прорезными. За счет прорезей втулки 2 и ребер 3, имеющих форму трапеций соответственно с большим и меньшим основанием к оси, при воздействии динамических нагрузок эластичное кольцо 1 деформируется (фиг.5). А это приводит, во-первых, к усилению сцепления протектора переводником 4 (или те лом бурильной трубы) и увеличению его наружного диаметра от D > и Dz, что оказы-! вает благоприятное воздействие для центрирования бурильной колонный и гашения колебательных процессов (то есть поперечных и продольных колебаний бурильной колонны), Выполнение армирующего пружинного элемента в виде прорезной втулки 2 с ребрами 3 повышает несущую способность неразъемного протектора, а это повышает надежность его работы при воздействии динамических нагрузок, возникающих при бурении за счет продольных колебаний бурильного инструмента и вращательного движения бурильной колонны, Благодаря

35 устойчивости концевых участков ударным нагрузкам сокращается износ наружной поверхности ребер 3 нераэъемного протектора по всей длине.

В процессе бурения нераэъемный протектор предотвращает контакт ведущей трубы и бурильной колонны с обсадной колонной и стенками скважины, что исключает износ бурильных и обсадных колонн.

Предложенное конструктивное выполнение неразъемного протектора удерживает его на месте первоначальной установки на бурильных трубах в процессе их работы в скважине.

Армирующий пружинный элемент 2, выполненный в виде прорезной втулки с ребрами, относится к жестким, что повышает его сопротивляемость к ударным и динамическим нагрузкам при сохранении упругодиссинативных свойств.

Возникающие при бурении поперечные (параметрические) колебания бурильной колонны активно гасятся эластичным элементом 1 и прорезной втулкой 2 с ребрами 3 при контакте со стенками скважины (или обсадной колонной).

Применение предложенного неразъемного протектора бурильных труб позволяет повысить долговечность работы ведущей, бурильных и обсадных труб. Кроме того, повышается срок службы самого протектора с жестким пружинным элементом за счет хорошей сопротивляемости ударным и динамическим нагрузкам, а также предотвращается сальникообразование за счет ребер.

Формула изобретения

Неразъемный протектор бурильных труб, включающий эластичное кольцо, армированное предв..рительно напряженным пружинным элементом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы при воздействии динамических нагрузок, пружинный элемент выполнен в виде прорезной втулки с ребрами, причем прорези в вертикальной плоскости тела имеют форму трапеций, обращенных большим основанием к оси эластичного элемента, а ребер — форму трапеций, обращенных меньшим основанием к оси, 1779739

1779739

Составитель P.Ñàôèóëëèí

Редактор Л.Савина Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е. Папп

Заказ 4419 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101