узел соединения обсадных труб

Формула изобретения

1. Узел соединения обсадных труб, содержащий пару жестко связанных с концами труб соединительных элементов, обеспечивающих стыковочное соединение торцевых поверхностей труб, установленный в посадочный паз закладной стопорящий элемент со сквозным отверстием, крепежную деталь, обеспечивающую фиксацию закладного стопорящего элемента, отличающийся тем, что пара соединительных элементов включает пластину, прикрепленную к концу одной трубы, и втулку с внутренней резьбой, прикрепленную к концу другой трубы, пластина содержит продольную прорезь для входа втулки, соответствующую ей по размерам, и поперечный посадочный паз, соответствующий по форме и размерам закладному стопорящему элементу, при этом продольная прорезь выполнена с частичным перекрытием посадочного паза, сквозное отверстие на закладном стопорящем элементе выполнено соответствующим по форме и размерам втулке, а в качестве крепежной детали использован болт.

2. Узел соединения обсадных труб по п.1, отличающийся тем, что закладной стопорящий элемент выполнен в виде пластины.

3. Узел соединения обсадных труб по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит шайбу, установленную между закладным стопорящим элементом и крепежной деталью, при этом наружный диаметр шайбы превышает диаметр отверстия на закладном стопорящем элементе.

4. Узел соединения обсадных труб по п.1, отличающийся тем, что паз, отверстие и прорезь выполнены с зазорами, обеспечивающими свободное размещение и перемещение деталей.

5. Узел соединения обсадных труб по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, две диаметрально расположенных пары соединительных элементов, обеспечивающих стыковочное соединение торцевых поверхностей труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к оборудованию для крепления ствола скважины обсадными колоннами, и может быть использовано для соединения обсадных труб.

Известно соединение бурильных и обсадных труб, содержащее две кулачковые полумуфты, выполненные на концах труб, обечайку, радиальные прорези, выполненные в обечайке и в одной из труб, соединительные элементы в виде параллелепипеда с головкой и центральным отверстием (патент на изобретение № 2149976 «Соединение обсадных и бурильных труб», опубликовано 27.05.2000, МПК Е21В 17/02). Недостатком данного изобретения является громоздкость конструкции, большое количество конструктивных элементов, что вызывает трудности при монтаже и увеличивает риск неисправности всей системы крепления. Также для использования данного соединения необходимы специально обработанные по краям трубы, что увеличивает стоимость системы.

Известно соединение бурильных труб, состоящее из ниппеля и муфты с кулачками на сопрягаемых поверхностях, а также фиксатор. Кулачки расположены в шахматном порядке и выполнены в форме параллелепипедов с наклонными контактными поверхностями (авторское свидетельство СССР № 233572 на изобретение «Замковое соединение бурильных труб», опубл. 24.12.1968 г., МПК E21b). Недостатком известного соединения является сложность конструкции и недостаточная надежность, поскольку при больших нагрузках происходит деформация крепежных деталей, что ведет к рассоединению колонны труб.

Известен узел соединения обсадных труб, наиболее близкий к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа, содержащий пару соединительных элементов в виде двух кулачковых муфт, жестко связанных с концами труб и обеспечивающих стыковочное соединение торцевых поверхностей труб, установленный в посадочный паз закладной стопорящий элемент со сквозным отверстием; крепежную деталь, обеспечивающую фиксацию закладного стопорящего элемента. Закладной стопорящий элемент выполнен в виде сектора с сечением неравнобокого уголка, установлен в посадочный паз на конце одной из труб через сквозной паз в кулачковой муфте и зафиксирован крепежным элементом (авторское свидетельство СССР № 636367 на изобретение «Соединение бурильных и обсадных труб», опубл. 05.12.78, МПК Е21В 17/02). Недостатком известного решения является громоздкость конструкции и сложность монтажа.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции соединения обсадных труб.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного изобретения, заключается в снижении металлоемкости конструкции и упрощении монтажа обсадной трубы.

Указанный технический результат достигается тем, что узел соединения обсадных труб содержит пару жестко связанных с концами труб соединительных элементов, обеспечивающих стыковочное соединение торцевых поверхностей труб, установленный в посадочный паз закладной стопорящий элемент со сквозным отверстием и крепежную деталь, обеспечивающую фиксацию закладного стопорящего элемента. Пара соединительных элементов включает пластину, прикрепленную к концу одной трубы, и втулку с внутренней резьбой, прикрепленную к концу другой трубы. Пластина содержит продольную прорезь для входа втулки, соответствующую ей по размерам, и поперечный посадочный паз, соответствующий по форме и размерам закладному стопорящему элементу. Продольная прорезь для входа втулки выполнена с частичным перекрытием посадочного паза, сквозное отверстие на закладном стопорящем элементе выполнено соответствующим по форме и размерам втулке, а в качестве крепежной детали использован болт.

Предпочтительно, чтобы закладной стопорящий элемент был выполнен в виде пластины.

Предпочтительно также, чтобы между закладным стопорящим элементом и крепежной деталью была установлена шайба, наружный диаметр которой превышает диаметр отверстия на закладном стопорящем элементе.

Предпочтительно также, чтобы посадочный паз, сквозное отверстие и продольная прорезь были выполнены с зазорами, обеспечивающими свободное размещение и перемещение деталей.

Предпочтительно также, чтобы узел соединения обсадных труб содержал, по меньшей мере, две диаметрально расположенные пары соединительных элементов, обеспечивающих стыковочное соединение торцевых поверхностей труб.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- выполнением пары соединительных элементов в виде пластины, прикрепленной к концу одной трубы, и втулки с внутренней резьбой, прикрепленной к концу другой трубы;

- наличием на пластине продольной прорези для входа втулки, соответствующей ей по размерам;

- наличием на пластине поперечного посадочного паза, соответствующего по форме и размерам закладному стопорящему элементу;

- выполнением продольной прорези с частичным перекрытием посадочного паза;

- выполнением сквозного отверстия на закладном стопорящем элементе, соответствующим по форме и размерам втулке;

- использованием болта в качестве крепежной детали.

В предпочтительных случаях выполнения заявляемое изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- выполнением закладного стопорящего элемента в виде пластины;

- наличием шайбы, установленной между закладным стопорящим элементом и крепежной деталью;

- выполнением шайбы с наружным диаметром, превышающим диаметр отверстия на закладном стопорящем элементе;

- выполнением паза, отверстия и прорези с зазорами, обеспечивающими свободное размещение и перемещение деталей;

- наличием, по меньшей мере, двух диаметрально расположенных пар соединительных элементов, обеспечивающих стыковочное соединение торцевых поверхностей труб.

Выполнение пары соединительных элементов в виде пластины с прорезью, прикрепленной к концу одной трубы, и втулки, прикрепленной к концу другой трубы, позволяет снизить металлоемкость конструктивных элементов конструкции. Наличие на пластине поперечного посадочного паза, соответствующего по форме и размерам закладному стопорящему элементу; выполнение продольной прорези, частично перекрывающей посадочный паз; выполнение сквозного отверстия на закладном стопорящем элементе, соответствующим по форме и размерам втулке, обеспечивает надежное соединение обсадных труб в колонну и исключает их рассоединение при рабочих нагрузках. Наличие во втулке внутренней резьбы позволяет использовать стандартный болт в качестве крепежного элемента, что в свою очередь обеспечивает простоту монтажа. Наличие установленной между закладным стопорящим элементом и крепежной деталью шайбы с наружным диаметром, превышающим диаметр отверстия на закладном стопорящем элементе, повышает надежность фиксации стопорного элемента и надежность конструкции в целом. Выполнение пазов и отверстий с зазорами, обеспечивающими свободное размещение и перемещение деталей, упрощает монтаж и демонтаж обсадной колонны и снижает трудозатраты.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 представлен узел соединения обсадных труб, вид в сборе, с частичным вырезом.

На фиг.2 представлен узел соединения обсадных труб, вид по А-А на фиг.1

На фиг.3 представлен узел соединения обсадных труб в разобранном виде.

Узел соединения обсадных труб 1, 2 содержит пару I соединительных элементов, включающих пластину 3, прикрепленную к концу трубы 1, и втулку 4 с внутренней резьбой, прикрепленную к концу трубы 2, жестко связанных (например, посредством сварки) с концами труб 1, 2 и обеспечивающих стыковочное соединение их торцевых поверхностей. Пластина 3 содержит продольную прорезь 5 для входа втулки 4, соответствующую ей по размерам, и поперечный посадочный паз 6, соответствующий по форме и размерам закладному стопорящему элементу 7, при этом продольная прорезь 5 выполнена с частичным перекрытием посадочного паза 6. Закладной стопорящий элемент 7 содержит сквозное отверстие 8, соответствующее по форме и размерам втулке 4. В качестве крепежной детали, обеспечивающей фиксацию закладного стопорящего элемента 7, использован болт 9. В предпочтительном варианте закладной между закладным стопорящим элементом 7, выполненным в виде пластины, и болтом 9 установлена шайба 10, наружный диаметр которой превышает диаметр сквозного отверстия 8 на закладном стопорящем элементе 7. Продольная прорезь 5, посадочный паз 6 и сквозное отверстие 8 выполнены с зазорами, обеспечивающими свободное размещение и перемещение деталей при монтаже и демонтаже устройства. Узел соединения обсадных труб может содержать, по меньшей мере, две диаметрально расположенные пары I, II соединительных элементов.

Устройство работает следующим образом.

Первая из труб обсадной колонны опускается в скважину так, чтобы имелся свободный доступ к втулке 4. Сверху пристыковывается конец следующей обсадной трубы, при этом втулка 4 нижней трубы 2 должна войти в продольную прорезь 5 на платине 3, прикрепленной к концу верхней трубы. Для надежного закрепления конструкции и предотвращения рассоединения труб в поперечный посадочный паз 6 на пластине 3 вставляется закладной стопорящий элемент 7, при этом втулка 4 проходит сквозь отверстие 8. Затем стопорящий элемент фиксируется болтом 9, вворачиваемым во втулку 4, внутренняя резьба которой соответствует резьбе болта 9. Для надежной фиксации между болтом 9 и стопорящим элементом 7 установлена шайба 10 с наружным диаметром, превышающим диаметр сквозного отверстия 8 на закладном стопорящем элементе 7.