RU158537U1

RU158537U1 - THERMAL ISOLATING DIRECTION

Info

Publication number: RU158537U1
Application number: RU2015131410/03U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Петрович Свечкопалов; Игорь Иванович Шапорин; Алексей Александрович Бахарев; Данир Зинурович Калимуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СВАП ИНЖИНИРИНГ"
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-01-10

Abstract

1. Термоизолирующее направление, включающее по меньшей мере две секции, соединенные между собой муфтой, и стакан, при этом каждая секция содержит внутреннюю и наружную трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал, длина каждой внутренней трубы больше длины каждой наружной трубы, каждая внутренняя труба на обоих концах имеет резьбу для соединения посредством муфты и установленные фиксирующие фланцы, каждый фиксирующий фланец состоит из первого и второго кольцевого элемента, между которыми расположено уплотнительное кольцо, взаимодействующее с наружной поверхностью внутренней трубы, и которые соединены посредством крепежных элементов, наружная поверхность фиксирующих фланцев контактирует с внутренней и торцевой поверхностью наружной трубы, при этом первый кольцевой элемент имеет по краю выступ для упора в него торцевой поверхности наружной трубы, стакан установлен в месте соединения секций, и пространство под стаканом заполнено теплоизолирующим материалом.2. Термоизолирующее направление по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя труба снабжена первым и вторым хомутами для крепления стакана.3. Термоизолирующее направление по п. 2, отличающееся тем, что первый хомут имеет коническую поверхность для упора в нее стакана.1. The heat-insulating direction, comprising at least two sections connected by a sleeve and a glass, each section containing an inner and outer pipe, between which heat-insulating material is placed, the length of each inner pipe is longer than the length of each outer pipe, each inner pipe is at both ends has a thread for connection by means of a coupling and mounted fixing flanges, each fixing flange consists of a first and second annular element, between which there is a sealing ring, interacting with the outer surface of the inner pipe, and which are connected by means of fasteners, the outer surface of the fixing flanges is in contact with the inner and end surfaces of the outer pipe, while the first annular element has a protrusion along the edge to abut the end surface of the outer pipe, the glass is installed at the junction sections, and the space under the glass is filled with insulating material. 2. The thermally insulating direction according to claim 1, characterized in that the inner pipe is provided with first and second clamps for attaching the glass. 3. The thermally insulating direction according to claim 2, characterized in that the first collar has a conical surface for stopping the cup in it.

Description

Полезная модель относится к устройствам, используемым при бурении скважин, а именно к термоизолирующим направлениям предназначенным для бурения скважин в льдистых, мерзлых породах.The utility model relates to devices used in drilling wells, namely to thermally insulating directions intended for drilling wells in icy, frozen rocks.

Известно устройство термоизолирующее направление типа «Джол» [В.Ф. Буслаев, П.С. Бахметьев, С.А. Кейн, В.М. Юдин. Строительство скважин на Севере: Монография. - Ухта: УГТУ, 2000. - с. 169-170, рис. 6.7], применяемое в процессе бурения для предотвращения протаивания окружающих мерзлых пород и промерзания оборудования в процессе бурения. Известное термоизолирующее направление содержит внутреннюю и наружную коаксиальные трубы и размещенный между ними теплоизолирующий материал. Направление выполнено сварным из двух 9 метровых секций.A device is known for heat-insulating direction of the type "Jol" [V.F. Buslaev, P.S. Bakhmetiev, S.A. Kane, V.M. Yudin. Well Construction in the North: Monograph. - Ukhta: USTU, 2000. - p. 169-170, fig. 6.7], used in the drilling process to prevent thawing of the surrounding frozen rocks and freezing of equipment during drilling. Known thermally insulating direction contains the inner and outer coaxial pipes and placed between them insulating material. The direction is made welded from two 9 meter sections.

Основным недостатком направления является его большая длина, которая существенно затрудняет установку термоизолирующего направления в скважину.The main disadvantage of the direction is its large length, which makes it difficult to install a thermally insulating direction in the well.

Известно термоизолирующее направление (патент РФ №74415 от 20.08.2008 г.), которое содержит внутреннюю и наружную коаксиальные трубы и размещенный между ними теплоизолирующий материал. Термоизолирующее направление выполнено сборно-разборным из верхней и нижней частей, в зоне стыка которых внутренние трубы выступают из наружных труб и снабжены соединенными между собой фланцами. Зона стыка верхней и нижней частей перекрыта обечайкой. Полость между обечайкой и внутренней трубой заполнена теплоизолирующим материалом. Предложенное устройство позволяет упростить установку термоизолирующего направления в скважину за счет использования отдельных секций меньшей длины, но фланцевое соединение обладает низкой надежностью при использовании термоизоляционного направления длиной до 600 м и требует использования специального оборудования или дополнительных приспособлений при монтаже на скважине.A thermally insulating direction is known (RF patent No. 74415 of 08/20/2008), which contains the inner and outer coaxial pipes and the insulating material placed between them. The heat-insulating direction is made collapsible from the upper and lower parts, in the joint zone of which the inner pipes protrude from the outer pipes and are equipped with interconnected flanges. The junction zone of the upper and lower parts is overlapped by a shell. The cavity between the shell and the inner pipe is filled with insulating material. The proposed device allows to simplify the installation of the insulating direction in the well due to the use of separate sections of shorter length, but the flange connection has low reliability when using the insulating direction up to 600 m in length and requires the use of special equipment or additional devices for installation in the well.

Технической задачей решаемой заявленным техническим решением является создание составного термоизоляционного направления заданной длины, имеющим надежное соединение при сохранении, используемых технологических приемов и технических средств при бурении скважин.The technical problem solved by the claimed technical solution is to create a composite heat-insulating direction of a given length, having a reliable connection while maintaining the used technological methods and technical means when drilling wells.

Технический результат заявленного технического решения заключается в упрощение сборки теплоизолирующего направления с использованием стандартного оборудования, при повышении надежности соединения отдельных секций термоизолирующего направления заданной длины.The technical result of the claimed technical solution is to simplify the assembly of the insulating direction using standard equipment, while increasing the reliability of the connection of individual sections of the insulating direction of a given length.

Заявленный технический результат достигается тем, что теплоизолирующее направление, включающее по меньшей мере две секции первую и вторую, соединенные между собой муфтой и стакан, при этом каждая первая и вторая секции содержит внутреннюю и наружную трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал, длина каждой внутренней трубы больше длины каждой наружной трубы, каждая внутренняя труба на обоих концах имеет резьбу для соединения посредством муфты, и установленные фиксирующие фланцы, каждый фиксирующий фланец состоит из первого и второго кольцевого элемента, между которыми расположено уплотнительное кольцо взаимодействующее с наружной поверхностью внутренней трубы, и которые соединены по средством крепежных элемент, наружная поверхность фиксирующих фланцев контактирует с внутренней и торцевой поверхностью наружной трубы, при этом первый кольцевой элемент имеет по краю выступ для упора в него торцевой поверхности наружной трубы, стакан установлен в месте соединения секций, и пространство под стаканом заполнено теплоизолирующим материалом.The claimed technical result is achieved in that the heat-insulating direction, comprising at least two sections of the first and second, interconnected by a sleeve and a glass, while each first and second sections contains an inner and outer pipe, between which a heat-insulating material is placed, the length of each inner pipe more than the length of each outer pipe, each inner pipe at both ends has a thread for connection by means of a coupling, and mounted fixing flanges, each fixing flange consists of the first o and the second annular element, between which there is a sealing ring interacting with the outer surface of the inner pipe, and which are connected by means of the fastening element, the outer surface of the fixing flanges is in contact with the inner and end surfaces of the outer pipe, while the first annular element has a protrusion along the edge in it the end surface of the outer pipe, the glass is installed at the junction of the sections, and the space under the glass is filled with heat-insulating material.

Согласно заявленного технического решения, внутренняя труба снабжена первым и вторым хомутами для крепления стакана.According to the claimed technical solution, the inner pipe is equipped with first and second clamps for fastening the glass.

Согласно заявленного технического решения, первый хомут имеет коническую поверхность для упора в нее стакана.According to the claimed technical solution, the first clamp has a conical surface for abutting the glass in it.

В последующем, заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:Subsequently, the claimed technical solution is illustrated by a detailed description of a specific but not limiting present solution, an example of its implementation and the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 - изображено термоизолирующее направление выполненное из двух секций;FIG. 1 - shows a thermally insulating direction made of two sections;

Фиг. 2 - изображена фиксирующая муфта;FIG. 2 - depicts a locking sleeve;

Фиг. 3 - изображено место соединения двух секций термоизолирующего направления.FIG. 3 - shows the junction of two sections of the insulating direction.

В приведенном примере конкретного выполнения заявленного технического решения (фиг. 1) теплоизолирующее направление включает две секции 1.1 и 1.2, муфту 2 и стакан 3. Секции 1.1 и 1.2 имеют одинаковую конструкцию и содержат внутреннюю трубу 4 и наружную трубу 5. Пространство между внутренней трубой 4 и наружной трубой 5 заполнено теплоизолирующим материалом 6. Для удобства монтажа теплоизолирующего направления длина внутренней трубы 4 больше длины наружной трубы 5. Внутренняя труба 4 на обоих концах имеет резьбу (на чертежах не обозначена) для соединения секций между собой посредством муфты 2. Резьба на внутренней трубе 2 и муфте 2 выполнена на конической поверхности.In the given example of a specific implementation of the claimed technical solution (Fig. 1), the insulating direction includes two sections 1.1 and 1.2, a sleeve 2 and a glass 3. Sections 1.1 and 1.2 have the same design and contain an inner pipe 4 and an outer pipe 5. The space between the inner pipe 4 and the outer pipe 5 is filled with insulating material 6. For ease of installation of the insulating direction, the length of the inner pipe 4 is greater than the length of the outer pipe 5. The inner pipe 4 at both ends has a thread (not indicated in the drawings) for connection section between each other through the coupling 2. The thread on the inner pipe 2 and the coupling 2 is made on a conical surface.

На обоих концах внутренней трубы 4 установлены фиксирующие фланцы 7, которые жестко крепят наружную трубу 5 на внутренней трубе 4.At both ends of the inner pipe 4, fixing flanges 7 are mounted which rigidly fasten the outer pipe 5 to the inner pipe 4.

Каждый фиксирующий фланец 7 (фиг. 2) состоит из первого кольцевого элемента 8 и второго кольцевого элемента 9, которые соединены по средством крепежных элементов, например болтами 10. Для такого соединения достаточно в первом кольцевом элементе 8 по его окружности выполнить сквозные отверстия под головку болта 10, а во втором кольцевом элементе выполнить ответные отверстия с резьбой для вворачивания болта 10. Первый кольцевой элемент 8 и второй кольцевой элемент 9 имеют угловые скосы 11 и 12 соответственно, выполненные на торцевых поверхностях со стороны внутреннего диаметра и обращенные друг к другу. При соединении первого кольцевого элемента 8 и второго кольцевого элемента 9 угловые скосы 11 и 12 образуют кольцевую канавку, в которую устанавливают уплотнительное кольцо 13, взаимодействующее с наружной поверхностью внутренней трубы 4. Первый кольцевой элемент 8 имеет по внешнему краю выступ 14.Each fixing flange 7 (Fig. 2) consists of a first annular element 8 and a second annular element 9, which are connected by means of fasteners, for example, bolts 10. For such a connection, it is sufficient to make through holes in the first annular element 8 around its circumference through the bolt head 10, and in the second ring element, make mating holes with a thread for screwing the bolt 10. The first ring element 8 and the second ring element 9 have angular bevels 11 and 12, respectively, made on the end surfaces with sides of the inner diameter and facing each other. When connecting the first annular element 8 and the second annular element 9, the angular bevels 11 and 12 form an annular groove in which a sealing ring 13 is installed, which interacts with the outer surface of the inner pipe 4. The first annular element 8 has a protrusion 14 on the outer edge.

Наружная труба 5 устанавливается на внутренней трубе 4 посредством фиксирующих фланцев 7 (фиг. 3), наружная поверхность которых контактирует с внутренней и торцевой поверхностью наружной трубы 5. Для фиксирования наружной трубы 5 на внутренней трубе 4 на первом кольцевом элементе 8 выполнен выступ 14, в который упирается торцевая поверхность наружной трубы 5.The outer pipe 5 is mounted on the inner pipe 4 by means of fixing flanges 7 (Fig. 3), the outer surface of which contacts the inner and end surfaces of the outer pipe 5. To fix the outer pipe 5 on the inner pipe 4, a protrusion 14 is made on the first ring element 8, which abuts the end surface of the outer pipe 5.

Стакан 3 (фиг. 3) установлен в месте соединения первой секций 1.1 и второй секции 1.2 и закрывает образовавшееся открытое пространство между фиксирующими фланцами 7. Для соблюдения режима теплоизоляции пространство под стаканом 3 в месте соединения первой секции 1.1 и второй секции 1.2 заполнено теплоизолирующим материалом.The glass 3 (Fig. 3) is installed at the junction of the first sections 1.1 and the second section 1.2 and closes the formed open space between the fixing flanges 7. To comply with the thermal insulation mode, the space under the glass 3 at the junction of the first section 1.1 and the second section 1.2 is filled with heat-insulating material.

В приведенном примере конкретного выполнения крепление стакана 3 осуществляется посредством первого хомута 15 и второго хомута 16. Первый хомут 15 устанавливается на внутреннюю трубу 4 секции 1.1 и взаимодействует со стаканом 3 по торцевой поверхности. Второй хомут 16 устанавливается на внутреннюю трубу 4 присоединенной второй секции 1.2. Второй хомут 16 имеет на внешней кольцевой поверхности резьбовые отверстия (на чертеже не показаны), а стакан 3 имеет на соответствующем конце отверстия 17 под крепежные элементы, например болты 18. При вворачивании болтов 18 в резьбовые отверстия хомута 16 второй конец стакана 3 жестко фиксируется на внутренней трубе 4 первой секции 1.1 и второй секции 1.2.In the given example of a specific embodiment, the fastening of the cup 3 is carried out by means of the first clamp 15 and the second clamp 16. The first clamp 15 is mounted on the inner pipe 4 of section 1.1 and interacts with the cup 3 along the end surface. The second clamp 16 is mounted on the inner pipe 4 of the attached second section 1.2. The second clamp 16 has threaded holes on the outer annular surface (not shown in the drawing), and the cup 3 has fasteners, for example bolts 18, at the corresponding end of the hole 17. When the bolts 18 are screwed into the threaded holes of the clamp 16, the second end of the cup 3 is rigidly fixed to the inner pipe 4 of the first section 1.1 and the second section 1.2.

Первый хомут 15 имеет на внешней поверхности полоску конической поверхности, в которую упирается ответная коническая внутренняя поверхность стакана 3.The first clamp 15 has on the outer surface a strip of conical surface against which the counter conical inner surface of the cup 3 abuts.

Первый хомут 15 и второй хомут 16 могут быть выполнены, например, в виде двух стальных полуколец скрепленных болтами.The first clamp 15 and the second clamp 16 can be made, for example, in the form of two steel half rings bolted together.

Сборка первой секций 1.1 и второй секции 1.2 осуществляется одинаково в следующей последовательности. На внутреннюю трубу 4, имеющую на одном конце внешнюю резьбу, а на другом муфту 2, устанавливают центраторы для соблюдения соосности внутренней трубы 4 и наружной трубы 5. Помещают внутреннюю трубу 4 с центраторами внутрь наружной трубы 5, так чтобы внутренняя труба 4 имела с двух концов одинаковые свободные участки. На концы внутренней трубы 4 надевают последовательно второй кольцевой элемент 9, уплотнительное кольцо 13 и первый кольцевой элемент 8, соединяют первый кольцевой элемент 8 и второй кольцевой элемент 9 болтами 10. Затем собранные фиксирующие фланцы 7 перемещают вдоль внутренней трубы 4, до тех пор пока торцевые поверхности наружной трубы 5 не упрутся в выступ 14. Для фиксирования наружной трубы 5 на внутренней трубе 4 осуществляют закручивание болтов 10, при этом происходит выпирание уплотнительного кольца 13 из кольцевой канавки и жесткое крепление фиксирующих фланцев 7 на внутренней трубе 4. Затем на первую секцию 1.1 со стороны муфты 2 на выступающие концы внутренней трубы 4 устанавливают первый хомут 15, а на вторую секцию 1.2 со стороны резьбы устанавливают второй хомут 16. Первый хомут 15 и второй хомут 16 устанавливаются к фиксирующим фланцам 7 без зазора. После этого осуществляют заполнение межтрубного пространства теплоизолирующим материалом 6, например двухкомпонентным пенополиуретаном и выдерживают до полной полимеризации.The assembly of the first sections 1.1 and the second section 1.2 is carried out identically in the following sequence. Centralizers are installed on the inner pipe 4, which has an external thread at one end and a coupling 2 on the other, to maintain the alignment of the inner pipe 4 and the outer pipe 5. The inner pipe 4 with centralizers is placed inside the outer pipe 5, so that the inner pipe 4 has two ends of the same free areas. The second annular element 9, the sealing ring 13 and the first annular element 8 are sequentially put on the ends of the inner pipe 4, the first annular element 8 and the second annular element 9 are connected with bolts 10. Then the assembled fixing flanges 7 are moved along the inner pipe 4, until the end ones the surface of the outer pipe 5 will not abut against the protrusion 14. To fix the outer pipe 5 on the inner pipe 4, the bolts 10 are twisted, and the sealing ring 13 is pulled out of the annular groove and rigidly fixed the fixing flanges 7 on the inner pipe 4. Then, the first clamp 15 is installed on the protruding ends of the inner pipe 4 on the first section 1.1 from the sleeve 2, and the second clamp 16 is installed on the second section 1.2 on the thread side. The first clamp 15 and the second clamp 16 are installed to the fixing flanges 7 without a gap. After that, the annular space is filled with a heat-insulating material 6, for example, with two-component polyurethane foam and maintained until complete polymerization.

Монтаж на скважине теплоизолирующего направления осуществляется следующим образом. К месту монтажа доставляются собранные секции 1.1 и 1.2 с установленными с одного конца муфтами 2 собранные в заводских условиях, стакан 3 и необходимые крепежные элементы 18.Installation on the well of the insulating direction is as follows. Assembled sections 1.1 and 1.2 are delivered to the installation site with couplings 2 mounted at one end and assembled at the factory, glass 3 and the necessary fasteners 18.

В скважину резьбовым концом без муфты 2 опускается первая секция 1.1 с использованием стандартных элеваторов соответствующих диаметру внутренней трубы 4. На муфту 2 первой секции 1.1 наворачивается резьбовой конец второй секции 2.1 с использованием соответствующего гидравлического или пневматического ключа. На внутреннюю трубу 4 первой 1.1 и второй секций 1.2 в зоне их соединения устанавливают теплоизоляцию, например в виде двух полуколец из пенополиуретана. На вторую секцию 1.2 надевают стакан 3 и опускают его до упора в поверхность первого фланца 15, установленного на первой секции 1.1. Для упрощения установки стакана 3 первый фланец 15 имеет коническую поверхность (на чертеже не обозначена), а стакан 3 имеет с одного своего конца посадочную внутреннюю коническую поверхность. Конические поверхности первого фланца 16 и стакана 3 выполнены с одинаковым углом конусности. После чего совмещают отверстия 17 на стакане 3 и резьбовые отверстия на втором хомуте 16, стакан 3 фиксируют болтами 18. Все последующие секции устанавливают аналогично. Таким образом, термоизолированное направление составленное из одинаковых секций может иметь любую проектную длину.The first section 1.1 is lowered into the well with a threaded end without a sleeve 2 using standard elevators corresponding to the diameter of the inner pipe 4. A threaded end of the second section 2.1 is screwed onto the sleeve 2 of the first section 1.1 using the appropriate hydraulic or pneumatic wrench. Thermal insulation is installed on the inner pipe 4 of the first 1.1 and second sections 1.2 in the zone of their connection, for example, in the form of two half rings of polyurethane foam. In the second section 1.2 put on the glass 3 and lower it all the way into the surface of the first flange 15 installed on the first section 1.1. To simplify the installation of the glass 3, the first flange 15 has a conical surface (not indicated in the drawing), and the glass 3 has a landing inner conical surface at one end. The conical surfaces of the first flange 16 and the cup 3 are made with the same taper angle. Then combine the holes 17 on the glass 3 and the threaded holes on the second clamp 16, the glass 3 is fixed with bolts 18. All subsequent sections are installed in the same way. Thus, a thermally insulated direction composed of identical sections can have any design length.

Заявленное техническое решение позволяет осуществлять монтаж термоизолированного направления на скважине, используя стандартное оборудование - элеваторы применяемые при бурении, не требуя специальных приспособлений и дополнительных устройств, что упрощает монтаж. Использование конических поверхностей в местах соединения позволяет сохранить соосносность собираемой конструкции. При этом сохраняется высокая надежность соединения секций, за счет использования стандартного резьбового соединения с помощью резьбовой муфты и высокая степень теплоизоляции мест соединения.The claimed technical solution allows the installation of a thermally insulated direction at the well using standard equipment - elevators used for drilling, without requiring special devices and additional devices, which simplifies installation. The use of conical surfaces at the junction allows you to maintain alignment of the assembled structure. At the same time, high reliability of the connection of sections remains due to the use of a standard threaded connection using a threaded sleeve and a high degree of thermal insulation of the joints.

Claims

1. The heat-insulating direction, comprising at least two sections connected by a sleeve and a glass, each section containing an inner and outer pipe, between which heat-insulating material is placed, the length of each inner pipe is longer than the length of each outer pipe, each inner pipe is at both ends has a thread for connection by means of a coupling and mounted fixing flanges, each fixing flange consists of a first and second annular element, between which there is a sealing ring, interacting with the outer surface of the inner pipe, and which are connected by means of fasteners, the outer surface of the fixing flanges is in contact with the inner and end surfaces of the outer pipe, while the first annular element has a protrusion along the edge to abut the end surface of the outer pipe, the glass is installed at the junction sections, and the space under the glass is filled with insulating material.

2. The thermally insulating direction according to claim 1, characterized in that the inner pipe is provided with first and second clamps for attaching the glass.

3. The heat-insulating direction according to claim 2, characterized in that the first clamp has a conical surface for stopping the cup in it.