Компоновка низа бурильной колонны
Владельцы патента RU 2469170:
Открытое Акционерное общество "Завод бурового оборудования" (RU)
Изобретение относится к буровой технике и может быть применено при компоновке низа бурильной колонны. Компоновка включает последовательное соединение бурильной трубы, центратора и переводника. Центратор выполнен в виде полого цилиндра с лысками. Переводник соединен с центратором с помощью резьбы прямоугольного профиля с шагом 6,35 мм. Соединение центратора и бурильной трубы производится с помощью конической резьбы с конусностью 1:17, профиль сечения которой представляет собой неравнобедренную трапецию с отрицательным углом по опорной грани и положительным углом по закладной грани. При этом высота профиля резьбы центратора меньше высоты профиля резьбы бурильной трубы. Центратор имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении конической резьбы на нем, взаимодействующий с коническим упорным уступом на бурильной трубе. В конце полного профиля резьбы имеет конический упорный уступ, взаимодействующий с коническим упорным торцом бурильной трубы. Технический результат заключается в повышении герметичности и сопротивляемости растягивающим, сминающим и изгибающим нагрузкам соединений колонкового набора. 5 ил.
Область техники
Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для центрирования бурильного инструмента, включаемым в компоновку низа бурильной колонны. Компоновка низа бурильной колонны - собранные воедино долото, переводники, утяжеленные трубы, центраторы и бурильные трубы в количестве и ассортименте, необходимом для обеспечения проводки скважины определенной ориентации в пространстве. Опорно-центрирующие инструменты - элементы бурильной колонны (калибраторы, центраторы и стабилизаторы) устанавливаются в нижней ее части для обеспечения процесса сооружения скважины с заданными параметрами по эффективному диаметру и пространственному положению.
Предшествующий уровень техники
Известна компоновка низа бурильной колонны, содержащая наддолотный центратор в виде трубчатого корпуса, имеющего установленные на корпусе рабочие элементы, выполненные в виде диска с продольными прорезями, с коническими резьбами на концах для присоединения к бурильной трубе и переводнику («Выбор компоновки низа бурильной колонны для бурения скважин». Обзорная информация, серия "Бурение", вып.18, М.: ВНИИОЭНГ, 1986, с.35-36, см. также RU 2105860, E21B 17/00; 1998-02-27). Такая конструкция имеет низкую эффективность центрирования из-за налипания к корпусу центратора породы в продольных прорезях и недостаточное уплотнение соединений.
Известно резьбовое соединение буровых труб конической резьбой профиля «ласточкин хвост», в котором необходимое уплотнение обеспечивается радиальным натягом прилегающих поверхностей в зонах, расположенных вблизи свободных концов соединяемых элементов (WO 2004106797, F16L 15/06, 2004-12-09). Такая конструкция требует чрезмерной точности изготовления и не подходит для соединений компоновки низа бурильной колонны, включающей бурильную трубу, центратор и переводник.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является упрощение конструкции элементов компоновки низа бурильной колонны с обеспечением необходимой герметичности и прочности соединений бурильной трубы с центратором и центратора с переводником.
Для решения указанной задачи в известной конструкции компоновки низа бурильной колонны, включающей последовательное соединение бурильной трубы, центратора и переводника, центратор выполнен в виде полого цилиндра с лысками, переводник соединен с центратором с помощью резьбы прямоугольного профиля с шагом 6,35 мм. Соединение центратора и бурильной трубы производится с помощью конической резьбы с конусностью 1:17, профиль сечения которой представляет собой неравнобедренную трапецию с отрицательным углом по опорной грани и положительным углом по закладной грани, высота профиля резьбы центратора меньше высоты профиля резьбы бурильной трубы, причем центратор имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении конической резьбы на нем, взаимодействующий с коническим упорным уступом на бурильной трубе, а в конце полного профиля резьбы имеет конический упорный уступ, взаимодействующий с коническим упорным торцом бурильной трубы.
Преимуществом заявляемой конструкции по сравнению с известными является возможность использования в качестве центратора простого цилиндра с лысками при повышенной герметичности соединений и сопротивляемости растягивающим, сминающим и изгибающим нагрузкам соединений колонкового набора.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 изображена последовательность соединения элементов компоновки низа бурильной колонны - бурильной трубы, центратора и переводника, на фиг.2 - резьбовое соединение центратора с бурильной трубой, на фиг.3 - сечение резьбовой части центратора, примыкающей к бурильной трубе, на фиг.5 - профиль резьбы центратора в соединении с бурильной трубой (выносной элемент I), на фиг 4 - профиль резьбы центратора на конце, соединяемом с переводником.
Лучший вариант осуществления изобретения
Заявляемая компоновка низа бурильной колонны включает в себя последовательное соединение бурильной трубы 1, центратора 2 с лысками 3 и переводника 4. В соединении бурильной трубы 1 и центратора 2 применена коническая резьба в виде неравномерной трапеции в сечении с конусностью 1:17, профиль резьб имеет отрицательный угол α по опорной грани 5 и увеличенный угол β по закладной грани 6, при этом высота профиля резьбы центратора 2 меньше высоты профиля резьбы бурильной трубы 1 на величину b2. Резьба не является герметичной. Герметичность обеспечивает уплотнение типа металл-металл, которое конструктивно выполнено так, что центратор 2 имеет конический упорный торец 7 с углом конусности в направлении конической резьбы на нем, взаимодействующий с коническим упорным уступом 8 на бурильной трубе 1, а в конце полного профиля резьбы имеет конический упорный уступ 9, взаимодействующий с коническим упорным торцом 10 бурильной трубы 1. Соединение центратора 2 с переводником 4 осуществляют с помощью резьбы прямоугольного профиля с шагом P=6,35 мм, при этом резьба может иметь угол профиля, определяемый углом наклона сторон профиля γ.
Промышленная применимость
Устройство используют следующим образом. Центратор 2 устанавливают на бурильной трубе 1 в месте присоединения к колонковой трубе (не показана) посредством переводника 4, используя соответствующие резьбовые соединения. При спуске колонны бурильных труб центратор 2 движется вместе с колонной поступательно, центрируя колонну бурильных труб с помощью лысок 3, облегчающих вращение. При этом герметичность соединения бурильной трубы 1 и центратора 2 обеспечивает уплотнение, образованное в результате взаимодействия упорных уступов 8, 9 с упорными торцами 7 и 10 при свинчивании. Резьбовое соединение бурильной трубы и центратора обеспечивает восприятие растягивающей нагрузки и изгиба, а также частично сжимающей нагрузки.
Таким образом, использование в качестве центратора простого цилиндра с лысками, конической резьбы специального профиля с двухупорным соединением и прямоугольной резьбы обеспечивает при достаточной герметичности соединений повышенную сопротивляемость растягивающим, сминающим и изгибающим нагрузкам соединений компоновки низа бурильной колонны.
Компоновка низа бурильной колонны, включающая последовательное соединение бурильной трубы, центратора и переводника, в которой центратор выполнен в виде полого цилиндра с лысками, соединение центратора и бурильной трубы производится с помощью конической резьбы с конусностью 1:17, профиль сечения которой представляет собой неравнобедренную трапецию с отрицательным углом по опорной грани и положительным углом по закладной грани, высота профиля резьбы центратора меньше высоты профиля резьбы бурильной трубы, причем центратор имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении конической резьбы на нем, взаимодействующий с коническим упорным уступом на бурильной трубе, а в конце полного профиля резьбы имеет конический упорный уступ, взаимодействующий с коническим упорным торцем бурильной трубы, переводник соединен с центратором с помощью резьбы прямоугольного профиля с шагом 6,35 мм.
