резьбовое соединение труб эксплуатационных колонн диаметром до 168 мм

Формула изобретения

Резьбовое соединение труб эксплуатационных колонн диаметром до 168 мм, включающее взаимодействующую с конусной резьбовой поверхностью конца трубы муфту с цилиндрической расточкой на внутренней поверхности у торцов, отличающееся тем, что длина цилиндрической расточки муфты выбрана больше 200 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к конструкции резьбовых соединений труб.

Известно резьбовое соединение труб, включающее, взаимодействующую с конусной резьбовой поверхностью конца трубы муфту с цилиндрической расточкой на внутренней поверхности у торцов [1]

Недостаток аналога заключается в том, что труба и муфта не равнонапряжены и поэтому прочность резьбового соединения на страгивание ниже потенциально возможной.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа резьбовое соединение труб, включающее взаимодействующую с конусной резьбовой поверхностью конца трубы муфту с цилиндрической расточкой на внутренней поверхности у торцов, причем длина цилиндрической расточки муфты определяется исходя из условия соблюдения математического равновесия [2]

Недостаток прототипа заключается в том, что в случае нагружения колонны растягивающей осевой силой, превышающей прочность резьбового соединения на страгивание, происходит выход конца трубы из муфты. В условиях искривленной или наклонно-направленной скважины при выходе конца трубы из муфты неизбежно происходит радиальное смещение их относительно друг друга. Это приводит, во-первых, к заклиниванию насосно-компрессорных труб и другого подземного оборудования, во-вторых, к непрохождению инструмента ниже места нарушения. Выход конца трубы из муфты затрудняет ремонтные работы, а радиальное смещение приводит к полной потере скважины.

Цель изобретения повышение работоспособности скважин путем предотвращения радиального смещения конца трубы относительно муфты в эксплуатационных колоннах.

На нефтяных месторождениях Западной Сибири более 3000 скважин вышли из строя именно из-за нарушения эксплуатационных колонн, которые формируют из труб диаметром 139,7; 146; 168 мм.

Для достижения поставленной цели в резьбовом соединении труб диаметром до 168 мм, содержащем взаимодействующую с конусной резьбовой поверхностью конца трубы муфту с цилиндрической расточкой на внутренней поверхности у торцов, длина цилиндрической расточки муфты выбрана из условия L > 200 мм. Выход трубы из зацепления приводит к негерметичности эксплуатационной колонны. Для ликвидации негерметичности применяют цементный раствор, который закачивают в зазор между колонной и муфтой, где образуется цементный стакан. Опыт ремонта негерметичных скважин показывает, что если цементный стакан менее 200 мм, то герметичности цементного кольца добиться не удается. Поэтому L длина цилиндрической расточки муфты должна быть не менее 200 мм.

На фиг. 1 показано резьбовое соединение в сопряженном состоянии; на фиг. 2 то же, после страгивания и перемещения конца трубы вдоль оси скважины.

Резьбовое соединение труб диаметром до 168 мм включает участок 1 трубы и муфту 2, сопряженных по конусному резьбовому участку 3. На участке 4 муфты 2 изнутри выполнена цилиндрическая расточка 5.

Сборка предлагаемого резьбового соединения производится в обычном порядке, а именно при спуске колонны труб (насосно-компрессорных, обсадных) в скважину, конец трубы опускают в муфту и с помощью механического ключа свинчивают резьбовое соединение.

В процессе эксплуатации скважины при возникновении осевых растягивающих нагрузок, превышающих прочность резьбового соединения на страгивание, конусные поверхности трубы и муфты выходят из сопряженного состояния. Однако выхода концы трубы из муфты не происходит, так как длина цилиндрической расточки больше величины перемещения конца трубы. Таким образом предотвращается радиальное смещение трубы и муфты относительно друг друга.

Для определения длины цилиндрической расточки проводят исследования в скважинах, в которых произошло нарушение резьбового соединения. С помощью геофизических методов, например локатором муфт, определяют максимальную величину перемещения конца трубы относительно муфты после страгивания.

П р и м е р. На Самотлорском месторождении на кусте 126 было обнаружено несколько случаев нарушения резьбовых соединений эксплуатационных колонн на глубине 400-500 м. Так как все эти скважины наклонно-направленные, произошло радиальное смещение концов труб относительно муфт (это было определено с помощью свинцовой печати). Скважины ремонту не поддавались и были ликвидированы. Исследованиями локатором муфт было установлено что в указанных скважинах концы труб вышли из муфт и переместились вдоль оси скважины на 200-260 мм. Следовательно, если бы цилиндрические расточки муфт по длине были более 200 мм, то на скважинах куста 126 радиальных смещений концов труб относительно муфт не произошло, на скважинах можно было бы проводить ремонтные работы.

Часть муфты, составляющая цилиндрическую расточку, может быть изготовлена отдельно в виде трубы соответствующих размеров и затем приварена к муфте.

Предлагаемое резьбовое соединение труб диаметром до 168 мм включительно найдет применение на месторождениях Западной Сибири, где более 3000 скважин ликвидированы или находятся в ожидании ликвидации из-за нарушения эксплуатационной колонны.