устройство для соединения гибкой металлической трубы с забойным инструментом

Формула изобретения

Устройство для соединения гибкой металлической трубы с забойным инструментом, включающее переводник, уплотнительное кольцо, нажимную гайку, клиновой захват с элементами на внутренней поверхности, увеличивающими трение, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено на конце внутри гибкой металлической трубы жестким металлическим патрубком, а в качестве переводника содержит корпус, внутренняя поверхность нижней части которого имеет резьбу для соединения с забойным инструментом, средняя часть на внутренней поверхности имеет кольцевую проточку под уплотнительное кольцо, верхняя часть выполнена с внутренней конической поверхностью конусом вверх, а наружная поверхность соединена с внутренней цилиндрической поверхностью нажимной гайки и стопорным устройством, предотвращающим развинчивание в процессе бурения, причем верхняя часть нажимной гайки выполнена усеченно-конической с радиальными проточками, образующими ребра, имеющими поперечные отверстия под рукоятку для свинчивания-развинчивания резьбового соединения, а радиальные проточки имеют кольцевые канавки, под которыми расположены демонтажные отверстия клинового захвата, выполненного в виде клиновых плашек, расположенных в зазоре между внутренней конической поверхностью верхней части корпуса и наружной стенкой гибкой металлической трубы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам для работы с гибкими металлическими трубами (ГМТ) при бурении горизонтального участка ствола скважины нефтяных и газовых скважин.

Анализ существующего уровня техники показал следующее.

Известно сварное соединение ГМТ с забойным инструментом (см. Аминов С.М. Применение установок с непрерывной трубой при ремонте скважин в СУПНП и КРС ОАО "Сургутнефтегаз" и оценка эффективности работ по сравнению с традиционно используемой технологией. Сборник научных трудов. Бурение и ремонт скважин малого диаметра с применением гибких труб (по материалам межотраслевой научно-практической конференции в г. Анапе 27 - 30 сентября 1999 г.), выпуск 3, Краснодар, Минтопэнерго РФ, ОАО НПО "Бурение", 1999 г., с. 20). Сварочным агрегатом производят стыковку трубы, пайку отверстий в среде аргона. Для соединения трубы с инструментом используют закатывающие приспособления и механические резаки.

Недостатками известного соединения ГМТ с забойным инструментом является возможность аварийной ситуации в процессе бурения горизонтального участка ствола скважины из-за того, что сварной шов ослабляет тело трубы до 30%, что при бурении может привести к обрыву инструмента. Кроме этого, сварка - процесс трудоемкий и дорогостоящий. При демонтаже возникает необходимость срезания забойного инструмента.

В качестве прототипа взято устройство для соединения ГМТ с забойным инструментом, содержащее переводник (дословно: стыковочное устройство, нижняя часть которого имеет резьбу для соединения с забойным инструментом), уплотнительное кольцо (опорное кольцо), нажимную гайку (наружная втулка), клиновой захват (разрезная зажимная втулка) с элементами на внутренней поверхности: острыми гребнями, увеличивающими трение (см. патент РФ 2153058 от 14.09.95 г. по кл. Е 21 В 19/22, опубл. в ОБ 20, 2000 г.).

Недостатком известного устройства является возможность аварийной ситуации в процессе бурения горизонтального участка ствола скважины, обусловленная целым рядом причин:

- ненадежным соединением ГМТ с забойным инструментом и возможностью деформации в месте соединения; при прижатии гибкой тонкостенной металлической трубы клиновым захватом с острыми гребнями неизбежно произойдет деформация последней в месте соединения с возможным последующим обрывом инструмента;

- неустойчивостью соединения к вибрации в процессе бурения из-за отсутствия стопорного устройства.

Отсутствие демонтажного устройства не обеспечивает полного освобождения ГМТ от клинового захвата. Кроме того, деформация в месте соединения ГМТ с забойным инструментом приводит к уменьшению диаметра ГМТ, что вызывает рост гидравлических потерь и, как следствие, возрастает абсолютное давление на буровых насосах.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения,

- безаварийность процесса бурения горизонтального участка ствола скважины за счет усовершенствованной конструкции устройства, обеспечивающей надежность соединения ГМТ с забойным инструментом без деформации в месте соединения, сохранения надежности соединения от вибрации скважинного инструмента в процессе бурения;

- исключение дополнительных гидравлических потерь.

Технический результат достигается с помощью известного устройства для соединения ГМТ с забойным инструментом, включающего переводник, уплотнительное кольцо, нажимную гайку, клиновой захват с элементами на внутренней поверхности, увеличивающими трение, в котором оно дополнительно снабжено на конце внутри ГМТ жестким металлическим патрубком, а в качестве переводника содержит корпус, внутренняя поверхность нижней части которого имеет резьбу для соединения с забойным инструментом, средняя часть на внутренней поверхности имеет кольцевую проточку под уплотнительное кольцо, верхняя часть выполнена с внутренней конической поверхность конусом вверх, а наружная поверхность соединена с внутренней цилиндрической поверхностью нажимной гайки и стопорным устройством, предотвращающим развинчивание в процессе бурения, причем верхняя часть нажимной гайки выполнена усеченно-конической с радиальными проточками, образующими ребра, имеющими поперечные отверстия под рукоятку для свинчивания - развинчивания резьбового соединения, а радиальные проточки имеют кольцевые канавки, под которыми расположены демонтажные отверстия клинового захвата, выполненного в виде клиновых плашек, расположенных в зазоре между внутренней конической поверхностью верхней части корпуса и наружной стенкой гибкой металлической трубы.

Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. совокупность существенных признаков отличительной части формулы изобретения, используемых с получением заявляемого результата, не выявлена нами по имеющимся источникам известности (патентной документации и научно-технической литературы).

Конструкция заявляемого устройства поясняется следующими чертежами:

- на фиг.1 - продольный разрез устройства;

- на фиг.2 - вид сверху устройства.

Конец ГМТ 1 внутри снабжен жестким металлическим патрубком 2, препятствующим ее деформации. Устройство содержит корпус 3, внутренняя поверхность нижней части которого имеет резьбу 4 для соединения с забойным инструментом. Средняя часть на внутренней поверхности имеет кольцевую проточку 5 под уплотнительное кольцо 6 из нефтемаслостойкой резины. Верхняя часть корпуса выполнена с внутренней конической поверхностью конусом вверх, а наружная поверхность верхней части соединена с внутренней цилиндрической поверхностью нажимной гайки 7 и стопорным устройством, предотвращающим развинчивание в процессе бурения.

Стопорное устройство состоит из болта 8, входящего в поперечное отверстие корпуса 3, соединенного со стопором 9, входящим в продольный паз нажимной гайки 7. Верхняя часть нажимной гайки 7 выполнена усеченно-конической с тремя радиальными проточками 10, образующими три ребра 11, имеющими поперечные отверстия 12 под рукоятку для свинчивания - развинчивания резьбового соединения. Радиальные проточки 10 имеют кольцевые канавки 13, под которыми расположены демонтажные отверстия 14 клинового захвата. Клиновой захват выполнен в виде трех клиновых плашек 15 с оребренной закаленной внутренней поверхностью, расположенных в зазоре между внутренней конической поверхностью верхней части корпуса 3, и наружной стенкой ГМТ1.

Устройство имеет следующие габариты:

Наружный диаметр корпуса, мм - 90

Длина, мм - 200

Для бурения горизонтального участка ствола скважины Ново-Уренгойского газового месторождения, равного 600 м, используют ГМТ.

На транспортном устройстве устанавливают катушку с намотанной ГМТ1 (фирмы Chance Collar Co.) диаметром 60,3 мм, длиной 3500 м, толщиной стенки 4,0 мм. На мостках буровой установки расположен забойный инструмент, состоящий из турбобура конструкции Кунгурского машиностроительного завода и навернутого на шпиндель турбобура шарошечного долота модели III 120,6 ТЗЦА, выпускаемого ОАО "Уралбурмаш", пос. Верхние Серьги. На конце внутри ГМТ1 монтируют жесткий металлический патрубок 2. Конец ГМТ1 вводят в устройство с предварительно навинченной на корпусе 3 нажимной гайкой 7. Развинчивают нажимную гайку 7 посредством рукоятки, вставленной в поперечное отверстие 12, и поднимают ее на расстояние, обеспечивающее ввод трех клиновых плашек 15. Клиновые плашки 15 располагают под радиальными проточками 10. После ввода клиновых плашек 15 нажимную гайку 7 свинчивают и клиновые плашки, двигаясь вниз по конусной поверхности, прочно захватывают ГМТ1.

Для предотвращения развинчивания в процессе бурения нажимной гайки 7 устанавливают стопорное устройство. Стопор 9 входит в продольный паз нажимной гайки 7 и болтом 8 крепится к корпусу 3. Забойный инструмент соединяют с устройством посредством резьбы 4, расположенной на внутренней поверхности нижней части корпуса 3. Инструмент, соединенный с ГМТ1, спускают на глубину 1800 м посредством инжектора буровой установки, после чего начинают бурение горизонтального участка ствола скважины.

После завершения бурения сматывают ГМТ1 на катушку, поднимают забойный инструмент на мостки скважины. Осуществляют демонтаж устройства. Для этого отворачивают на 1-2 оборота нажимную гайку 7. В верхней части образуется зазор между клиновыми плашками 15 и нажимной гайкой 7. Вставляют болты в кольцевые канавки 13, вкручивают их в демонтажные отверстия 14 клиновых плашек 15 и вворачивают по часовой стрелке, освобождая клиновые плашки 15 от захвата ими ГМТ1. После чего отсоединяют забойный инструмент.

Универсальность конструкции устройства позволяет после изменения соответствующих размеров использовать его для всех типоразмеров ГМТ. Устройство изготавливают на базе центральных ремонтных мастерских Ставропольского Управления Буровых и Ремонтно-Восстановительных Работ предприятия "Кавказтрансгаз".

Конструкция устройства обеспечивает заявляемый технический результат.