Резьбовое соединение для элементов бурильной колонны для ударного бурения

 

Изобретение относится к области бурения, в частности к резьбовым соединениям бурильной колонны для ударного бурения. В изобретении описано резьбовое соединение, содержащее первый элемент бурильной колонны с внутренней резьбой и второй элемент бурильной колонны с центрирующим выступом, снабженным внешней резьбой для взаимодействия с внутренней резьбой, предпочтительно 50-90% контактной поверхности, расположенной на втором элементе бурильной колонны, покрыто на глубину 0,5-5 мм износостойким дополнительным материалом, которым предпочтительно является стеллит, нанесенный плазменной сваркой, или этот материал представляет собой кольцо, припаянное к контактной поверхности. Изобретение обеспечивает повышение срока службы элементов бурильной колонны. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к резьбовому соединению для элементов бурильной колонны для ударного бурения.

В патенте США N 4968068, кл. F 16 L 15/00, 1990 г для продления срока службы буровых труб при ударном бурении предложено резьбовое соединение, содержащее первый элемент бурильной колонны, снабженный у свободного конца внутренней резьбой, и второй элемент бурильной колонны, имеющий центрирующий выступ, снабженный внешней резьбой для взаимодействия с внутренней резьбой первого элемента бурильной колонны, причем второй элемент бурильной колонны имеет контактную поверхность для взаимодействия со свободным концом первого элемента бурильной колонны. При этом центрирующий выступ на втором элементе бурильной колонны несколько короче, на 0-1 мм, расстояния между свободным концом и нижней поверхностью втулки, являющейся частью первого элемента бурильной колонны. Причиной установки такого зазора при производстве является необходимость отсутствия контакта только между наружным торцом центрирующего выступа и нижней поверхностью втулки, являющейся частью первого элемента. Также установлено, что идеальными условиями является наличие контакта центрирующего выступа как со свободным концом, так и с нижней поверхностью указанной втулки. При производстве это условие невыполнимо из-за допусков на обработку. Кроме того, установлено, что из-за износа первоначальный нижний зазор между двумя элементами бурильной колонны исчезает до прошествия 20% срока службы резьбового соединения. Таким образом, целью патента США N 4968068 является поддержание малого первоначального нижнего зазора, при котором достаточно быстро возникает двойной контакт между двумя элементами бурильной колонны. Однако это имеет недостатки, заключающиеся в том, что повышение твердости свободного конца указанной втулки и взаимодействующей контактной поверхности нежелательно, поскольку достаточно скоро наступает износ резьбы на двух элементах бурильной колонны.

Задачей настоящего изобретения является повышение срока службы элементов бурильной колонны, причем это повышение срока службы должно быть обеспечено по существу при более низкой стоимости.

Решение поставленной задачи обеспечено созданием резьбового соединения для ударного бурения, содержащего первый элемент бурильной колонны, снабженный у свободного конца внутренней резьбой, и второй элемент бурильной колонны, имеющий центрирующий выступ, снабженный внешней резьбой для взаимодействия с внутренней резьбой первого элемента бурильной колонны, при этом второй элемент бурильной колонны имеет контактную поверхность для взаимодействия со свободным концом первого элемента бурильной колонны, причем на контактную поверхность или свободный конец путем плазменной сварки или пайки нанесен износостойкий дополнительный материал, который покрывает 50-90% контактной поверхности, который имеет глубину 0,5-5 мм и максимальный диаметр которого уступает внешнему диаметру этой поверхности.

Нанесение таким образом на контактную поверхность второго элемента или свободный конец первого элемента износостойкого дополнительного материала позволяет увеличить срок службы элементов бурильной колонны, а то, что максимальный диаметр этого материала уступает внешнему диаметру контактной поверхности, уменьшает риск отпадения этого материала в процессе работы.

В предлагаемом резьбовом соединении износостойким материалом может являться стеллит.

Два варианта выполнения изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид с местным разрезом первого варианта выполнения предлагаемого резьбового соединения, и фиг. 2 изображает частичный разрез второго варианта выполнения предлагаемого резьбового соединения.

Вариант выполнения изобретения, представленный на фиг. 1, содержит первый элемент 2 бурильной колонны и второй элемент 6 бурильной колонны. Элемент 2 имеет внутреннюю резьбу 3 и свободный конец 4. Элемент 6 имеет центрирующий выступ 7, снабженный внешней резьбой 8. У внутреннего конца центрирующего выступа второй элемент бурильной колонны имеет контактную поверхность 10, которая вместе с концом 4 расположена в плоскости, перпендикулярной продольной оси 11 резьбового соединения, при этом плоскость 10 и конец 4 предназначены для упора друг в друга. На кольцевую поверхность 10 нанесен износостойкий дополнительный материал. Установлено, что в качестве этого материала может быть выбран стеллит, позволяющий обеспечить малую пористость. Примером такого материала является стеллит 6. Этот материал должен иметь примерно такую же твердость, что и материал основы, то есть твердость по Роквеллу H_RC=35-45, и покрывать 50-100%, предпочтительно 50-90% контактной поверхности. Установлено также, что изобретение имеет особенное преимущество, если износостойкий дополнительный материал не выходит за пределы внешнего диаметра элемента бурильной колонны, поскольку это уменьшает риск отпадения этого материала в процессе работы. Глубина покрытия должна составлять 0,5-5 мм. Установлено, что изобретение имеет особенное преимущество при нанесении износостойкого дополнительного материала путем плазменной сварки.

На фиг. 2 показан частичный разрез модифицированного варианта выполнения резьбового соединения, в котором износостойкий материал выполнен в виде кольца 13, припаянного к контактной поверхности 10. В качестве материала выбран твердый металл, например карбид, содержащий 5-20% Co. В остальном этот вариант выполнения выполнен так же, как и вариант, показанный на фиг. 1.

Формула изобретения

1. Резьбовое соединение для ударного бурения, содержащее первый элемент бурильной колонны, снабженный у свободного конца внутренней резьбой, и второй элемент бурильной колонны, имеющий центрирующий выступ, снабженный внешней резьбой для взаимодействия с внутренней резьбой первого элемента бурильной колонны, причем второй элемент бурильной колонны имеет контактную поверхность для взаимодействия со свободным концом первого элемента бурильной колонны, отличающееся тем, что на контактную поверхность или свободный конец путем плазменной сварки или пайки нанесен износостойкий дополнительный материал, который покрывает 50 - 90% контактной поверхности, который имеет глубину 0,5 - 5 мм и максимальный диаметр которого уступает внешнему диаметру этой поверхности.

2. Резьбовое соединение по п.1, отличающееся тем, что износостойким материалом является стеллит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2