RU162489U1 - DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR - Google Patents

DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR Download PDF

Info

Publication number
RU162489U1
RU162489U1 RU2015148407/03U RU2015148407U RU162489U1 RU 162489 U1 RU162489 U1 RU 162489U1 RU 2015148407/03 U RU2015148407/03 U RU 2015148407/03U RU 2015148407 U RU2015148407 U RU 2015148407U RU 162489 U1 RU162489 U1 RU 162489U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thread
separator
radius
coupling
taper
Prior art date
Application number
RU2015148407/03U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Латунов
Михаил Владимирович Иванов
Дмитрий Викторович Вешкин
Original Assignee
Ооо "Аитон"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Аитон" filed Critical Ооо "Аитон"
Priority to RU2015148407/03U priority Critical patent/RU162489U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU162489U1 publication Critical patent/RU162489U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Электрический разделитель буровой колонны, включающий верхний и нижний переводники, соединенные между собой по специальной конической резьбе с электроизоляционным покрытием, отличающийся тем, что на муфтовой части электрического разделителя выполнена разгрузочная канавка, а коническая резьба имеет конусность 1:8 и выполнена с шагом 12 мм, при этом радиус впадин резьбы составляет 3 мм, а радиус вершин резьбы составляет 1,4 мм.Drill string electric separator, including upper and lower sub, interconnected by a special conical thread with an electrical insulation coating, characterized in that an unloading groove is made on the coupling part of the electric separator, and the conical thread has a taper of 1: 8 and is made in 12 mm increments, the radius of the troughs of the thread is 3 mm, and the radius of the vertices of the thread is 1.4 mm.

Description

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и предназначено для использования в составе бескабельных телеметрических систем для электрического разобщения буровой колонны и обеспечения двусторонней связи телесистемы с наземной аппаратурой.The invention relates to the field of geophysical research of wells and is intended for use as part of cableless telemetry systems for electrical isolation of the drill string and to provide two-way communication of the telesystem with ground equipment.

Применяющиеся в настоящее время электрические разделители колонны бурильных труб включают верхний и нижний переводники, соединенные между собой специальной конической резьбой с электроизоляционной прокладкой. Внутри и снаружи разделители покрыты электроизоляционным материалом (авт. св. СССР №994704, МКИ E21B 47/02, заявл. 31.12.80 г.; патент на ПМ №17196, МПК E21B 47/00, заявл. 23.10.00 г.; патент на ПМ №37138 МПК E21B 17/12, заявл. 15.07.03 г.; патент на ПМ №54397, МПК E21B 44/00, заявл. 08.02.06 г. и др.).Currently used electric pipe drill pipe splitters include upper and lower sub, interconnected by a special tapered thread with an insulating gasket. Inside and outside the dividers are covered with electrical insulation material (ed. St. USSR No. 994704, MKI E21B 47/02, application form 31.12.80; patent for PM No. 17196, IPC E21B 47/00, application form 23.10.00; patent for PM No. 37138 IPC E21B 17/12, claimed July 15, 03; patent for PM No. 54397, IPC E21B 44/00, claimed 08.02.06, etc.).

В связи с тем, что даже самые высокопрочные диэлектрики по комплексу механических характеристик (прочности, твердости, пластичности, ударной вязкости) уступают применяемым в разделителях высокопрочным сталям, спецрезьба разделителя остается наиболее слабым звеном компоновки низа бурильной колонны.Due to the fact that even the most high-strength dielectrics are inferior to high-strength steels used in the dividers in terms of the set of mechanical characteristics (strength, hardness, ductility, impact strength), the special thread of the separator remains the weakest link in the layout of the bottom of the drill string.

Попытки модернизации спецрезьбы путем изменения ее параметров предприняты в патентах на изобретения №2333356 МПК E21B 47/12, заявл. 13.09.2008, №2425214 МПК E21B 47/12, заявл. 25.04.2007, №2307931 МПК E21B 47/12, заявл. 27.01.2006, №2250994 МПК E21B 47/12, заявл. 15.01.2004 и т.д.Attempts to modernize special threads by changing its parameters are made in the patents for inventions No. 2333356 IPC E21B 47/12, decl. September 13, 2008, No. 2425214 IPC E21B 47/12, declared 04.25.2007, No. 2307931 IPC E21B 47/12, declared 01/27/2006, No. 2250994 IPC E21B 47/12, declared 01/15/2004, etc.

В этих патентах конструкторы пытаются оптимизировать конусность и профиль резьбы для повышения прочности и надежности разделителя.In these patents, designers try to optimize the taper and thread profile to increase the strength and reliability of the separator.

В патенте №2307931 МПК E21B 47/12, заявл. 27.01.2006 предложено использовать коническую резьбу с прямоугольным профилем витков. Высота профиля уменьшается при увеличении диаметра резьбы.In patent No. 2307931 IPC E21B 47/12, decl. January 27, 2006 proposed the use of tapered threads with a rectangular profile of turns. Profile height decreases with increasing thread diameter.

В такой конструкции передача момента кручения и осевых нагрузок происходит только через торцевые поверхности витков резьбы, площадь которых в разы меньше площади сопряжения, а изгибные напряжения, возникающие в таком соединении при бурении искривленных скважин, будут концентрироваться в зоне выхода ниппеля из муфты, что снижает прочность и надежность разделителя.In this design, the transmission of torsion moment and axial loads occurs only through the end surfaces of the threads, the area of which is several times smaller than the interface, and the bending stresses arising in such a connection when drilling curved wells will be concentrated in the area of the outlet of the nipple from the coupling, which reduces the strength and separator reliability.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электрический разделитель буровой колонны, описанный в патенте на полезную модель №136085, МПК E21B 47/12, заявл. 28.08.2013. Переводники электрического разделителя свинчены по специальной конической резьбе с шагом 10 мм, конусностью 1:6, при этом радиус впадин и вершин профиля резьбы составляет 1,5-2 мм.The closest technical solution to the proposed one is the electric separator of the drill string, described in the patent for utility model No. 136085, IPC E21B 47/12, decl. 08/28/2013. The electrical separator sub is screwed on a special conical thread with a pitch of 10 mm, taper 1: 6, while the radius of the troughs and vertices of the thread profile is 1.5-2 mm.

Изготовление радиусов вершин профиля резьбы одинаковой величины с радиусом впадин приводит к уменьшению высоты профиля резьбы, и самое главное уменьшает ширину перекрытия профиля витков. Соответственно уменьшается площадь сопряжения металлических элементов ниппеля и муфты, что повышает нагрузку на диэлектрическую прокладку и снижает несущую способность разделителя. Кроме того, радиус впадин резьбы 1,5-2 мм создает концентрацию напряжений в ниппеле, особенно в последнем витке, сопряженном с муфтой. При бурении искривленных скважин изгибные напряжения будут концентрироваться в этом последнем витке в зоне выхода ниппеля из муфты, где происходит резкое изменение жесткости узла, что снижает прочность и надежность разделителя.The manufacture of the radii of the vertices of the thread profile of the same size with the radius of the depressions leads to a decrease in the height of the thread profile, and most importantly reduces the width of the overlap of the thread profile. Accordingly, the interface area of the metal elements of the nipple and the coupling is reduced, which increases the load on the dielectric gasket and reduces the bearing capacity of the separator. In addition, the radius of the hollows of the thread of 1.5-2 mm creates a concentration of stresses in the nipple, especially in the last turn associated with the coupling. When drilling curved wells, bending stresses will be concentrated in this last turn in the zone of exit of the nipple from the coupling, where a sharp change in the rigidity of the node occurs, which reduces the strength and reliability of the separator.

Задача, решаемая созданием полезной модели, состоит в повышении прочности и надежности разделителя.The problem solved by the creation of a utility model is to increase the strength and reliability of the separator.

Требуемый технический результат достигается тем, что на муфтовой части электрического разделителя, включающего верхний и нижний переводники, соединенные между собой по специальной конической резьбе с электроизоляционным покрытием, выполнена разгрузочная канавка, а коническая резьба имеет конусность 1:8 и выполнена с шагом 12 мм, при этом радиус впадин резьбы составляет 3 мм, а радиус вершин резьбы составляет 1,4 мм.The required technical result is achieved by the fact that on the coupling part of the electric separator, including the upper and lower sub, interconnected by a special conical thread with an electrical insulating coating, an unloading groove is made, and the conical thread has a taper of 1: 8 and is made in increments of 12 mm, with the radius of the troughs of the thread is 3 mm, and the radius of the vertices of the thread is 1.4 mm.

На Фиг. 1 представлен электрический разделитель.In FIG. 1 shows an electrical isolator.

Электрический разделитель включает переводники 1 и 2, соединенные по конической резьбе 3 с электроизоляционным покрытием 4. На муфтовом переводнике 1 в зоне окончания ответной ниппельной части переводника 2 выполнена разгрузочная канавка 5.The electrical separator includes sub 1 and 2 connected by a tapered thread 3 with an electrical insulating coating 4. An unloading groove 5 is made on the coupling sub 1 in the end zone of the mating nipple part of the sub 2.

Разгрузочная канавка 5 позволяет снизить напряжения в зоне резкого изменения жесткости узла в месте выхода ниппеля из муфты. При сборке разделителя в компоновку низа бурильной колонны разгрузочная канавка 5 может играть роль проточки под хомут или элеватор.Unloading groove 5 allows you to reduce stress in the area of a sharp change in the rigidity of the node in the place of exit of the nipple from the coupling. When assembling the separator in the layout of the bottom of the drill string, the unloading groove 5 can play the role of a groove under the clamp or elevator.

Использование разгрузочной канавки 5 на муфте и увеличение радиуса впадин резьбы до 3 мм снижает концентрацию напряжений в ниппеле в зоне среза муфты и приводит к повышению выносливости разделителя.The use of the discharge groove 5 on the coupling and the increase in the radius of the troughs of the thread to 3 mm reduces the stress concentration in the nipple in the clipping zone of the coupling and increases the endurance of the separator.

Уменьшение радиуса скругления вершин резьбы до 1,4 мм увеличивает размер перекрытия металлических элементов профиля и муфты ниппеля и обеспечивает повышение прочности на растяжение. Уменьшение конусности резьбы с 1:6 (в прототипе) до 1:8 и увеличение шага резьбы до 12 мм, позволяет на 20-25% увеличить площадь поверхности диэлектрической прокладки между контактирующими элементами и, соответственно, увеличить прочность на сдвиг узла соединения разделителя.Reducing the radius of rounding of the threads to 1.4 mm increases the overlap size of the metal elements of the profile and the coupling of the nipple and provides increased tensile strength. Reducing the taper of the thread from 1: 6 (in the prototype) to 1: 8 and increasing the pitch of the thread to 12 mm, allows to increase the surface area of the dielectric gasket between the contacting elements by 20-25% and, accordingly, increase the shear strength of the splitter joint.

Примером конкретного исполнения предлагаемого технического решения является разделитель диэлектрический трубный для скважинного комплекса СОТЭКС-178. Данный разделитель с наружным диаметром 178 мм состоит из двух переводников, соединенных через диэлектрическую прокладку по конической резьбе конусностью 1:8, выполненной с шагом 12 мм. Радиус впадин резьбы составляет 3 мм, а радиус вершин резьбы составляет 1,4 мм. На муфтовом переводнике выполнена разгрузочная канавка, позволяющая при бурении искривленных скважин снизить изгибные нагрузки в ниппеле. Эта канавка используется также для установки хомута при сборке КНБК.An example of a specific implementation of the proposed technical solution is a dielectric pipe separator for the well complex SOTEKS-178. This separator with an outer diameter of 178 mm consists of two sub-units connected through a dielectric gasket on a tapered thread with a 1: 8 taper, made in 12 mm increments. The radius of the troughs of the thread is 3 mm, and the radius of the vertices of the thread is 1.4 mm. An unloading groove is made on the coupling sub, which allows bending loads in the nipple to be reduced when drilling curved wells. This groove is also used to install the clamp during assembly of the BHA.

Выбранные параметры резьбы определяются ограничениями по геометрическим и эксплуатационным характеристикам разделителя.The selected thread parameters are determined by the restrictions on the geometric and operational characteristics of the separator.

Геометрическими ограничениями являются:Geometric constraints are:

- диаметр внутренней проточной части разделителя должен обеспечивать скорость потока бурового раствора не более 10-12 м/сек. Уменьшение диаметра вызывает квадратичное увеличение скорости потока и ведет к увеличению в четвертой степени абразивного и кавитационного износа внутреннего тракта;- the diameter of the inner flow part of the separator should provide a drilling fluid flow rate of not more than 10-12 m / s. A decrease in diameter causes a quadratic increase in flow velocity and leads to an increase in the fourth degree of abrasive and cavitation wear of the internal tract;

- наружный диаметр разделителя, определяемый проектом КНБК для бурения скважины;- the outer diameter of the separator, as determined by the BHA design for well drilling;

- толщина внутреннего изолирующего слоя необходимая для обеспечения эксплуатационной стойкости к гидроабразивному износу и перепадам давления и температуры;- the thickness of the inner insulating layer necessary to ensure operational resistance to waterjet wear and pressure and temperature drops;

- толщина наружного изолирующего слоя, определяемая требованиями обеспечения эксплуатационной надежности при трении о стенки скважины.- the thickness of the outer insulating layer, determined by the requirements for ensuring operational reliability during friction against the walls of the well.

Эксплуатационными ограничениями являются условия нагружения разделителя:Operational restrictions are the loading conditions of the separator:

- осевые нагрузки до 300 кН при бурении, до 1000 кН при спуске и подъеме колонны и до 2000 кН при аварийных прихватах;- axial loads up to 300 kN during drilling, up to 1000 kN when lowering and raising the string, and up to 2000 kN during emergency tacking;

- момент кручения ротором до 30 кН·м;- rotor torsion moment up to 30 kN · m;

- реактивный момент забойного двигателя до 2,5 кН·м;- jet downhole torque up to 2.5 kN · m;

- изгиб в искривленной скважине до 3 град/10 м или с радиусом изгиба скважины менее 200 м;- bending in a curved well up to 3 deg / 10 m or with a bending radius of the well less than 200 m;

- растягивающие нагрузки от действия давления бурового раствора до 20 МПа.- tensile loads from the action of drilling fluid pressure up to 20 MPa.

Соотношение размеров (шаг 12 мм, радиус впадины профиля 3 мм, радиус вершины профиля 1,4 мм, конусность 1:8) позволяет оптимизировать напряжения, возникающие в узле спецрезьбы разделителя диаметром 178 мм в соответствии с эксплуатационными нагрузками.The size ratio (pitch 12 mm, radius of the cavity of the profile 3 mm, radius of the tip of the profile 1.4 mm, taper 1: 8) allows you to optimize the stresses that occur in the special thread unit of the separator with a diameter of 178 mm in accordance with operating loads.

Дальнейшее увеличение шага резьбы до 13 и более миллиметров нецелесообразно, т.к. при этом увеличится разность толщин деталей в зоне резьбы и снизится жесткость на изгиб узла в целом. Кроме того, в этом случае уменьшится количество витков резьбы и, соответственно увеличится нагрузка на каждый виток.A further increase in thread pitch to 13 or more millimeters is impractical, because this will increase the difference in the thicknesses of the parts in the thread area and decrease the rigidity of the bending unit as a whole. In addition, in this case, the number of threads will decrease and, accordingly, the load on each thread will increase.

Дальнейшее уменьшение конусности соединения до 1:9 и менее нецелесообразно из-за технологических сложностей при нарезании резьбы, в связи с отсутствием на рынке державок для резьбонарезных пластин необходимой длины и жесткости. Изготовление специальных державок требуемой длины консоли (более 350 мм) приводит к снижению их жесткости и деформациям при обработке резьбы, т.к. диаметр оправки ограничен начальным минимальным диаметром конической резьбы. Появляющиеся погрешности при нарезании резьбы муфты и ниппеля приведут к неравномерности нагрузки витков по длине резьбовой части.A further decrease in the taper of the joint to 1: 9 or less is impractical due to technological difficulties when threading, due to the lack of holders for threading inserts on the market with the required length and rigidity. The manufacture of special holders of the required cantilever length (more than 350 mm) leads to a decrease in their rigidity and deformations during thread processing, since the diameter of the mandrel is limited by the initial minimum diameter of the tapered thread. Errors appearing when threading the coupling and the nipple will lead to uneven loading of the turns along the length of the threaded part.

Опыт эксплуатации разделителя диэлектрического трубного для скважинного комплекса СОТЭКС-178 показал его высокие эксплуатационные характеристики и надежность.The operating experience of the dielectric tube separator for the SOTEKS-178 downhole complex has shown its high performance and reliability.

Claims (1)

Электрический разделитель буровой колонны, включающий верхний и нижний переводники, соединенные между собой по специальной конической резьбе с электроизоляционным покрытием, отличающийся тем, что на муфтовой части электрического разделителя выполнена разгрузочная канавка, а коническая резьба имеет конусность 1:8 и выполнена с шагом 12 мм, при этом радиус впадин резьбы составляет 3 мм, а радиус вершин резьбы составляет 1,4 мм.
Figure 00000001
Drill string electric separator, including upper and lower sub, interconnected by a special conical thread with an electrical insulation coating, characterized in that an unloading groove is made on the coupling part of the electric separator, and the conical thread has a taper of 1: 8 and is made in 12 mm increments, the radius of the troughs of the thread is 3 mm, and the radius of the vertices of the thread is 1.4 mm.
Figure 00000001
RU2015148407/03U 2015-11-10 2015-11-10 DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR RU162489U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148407/03U RU162489U1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148407/03U RU162489U1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU162489U1 true RU162489U1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56116001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148407/03U RU162489U1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU162489U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9709196B2 (en) Threaded joint for heavy-walled oil country tubular goods
EP1549872B1 (en) Threaded pipe joint
JP2018536818A (en) Screw connection including middle shoulder
EP2948613B1 (en) Shale drill pipe
JP2004531675A (en) Fatigue-resistant screw element for threaded pipe joints
US20160123509A1 (en) Threaded Connection
CN106470778A (en) Apparatus for cold rolling and cold rolling rotation shoulder connection screw thread
RU162489U1 (en) DRILL RIG ELECTRICAL SEPARATOR
RU114087U1 (en) 89 MM MM DRILL PIPE (OPTIONS)
RU186585U1 (en) Double threaded connection
RU162487U1 (en) ELECTRIC SEPARATOR OF TELEMETRIC SYSTEM WITH ELECTROMAGNETIC COMMUNICATION CHANNEL
JP5967113B2 (en) Pipe threaded joints
RU91118U1 (en) HOLLOW PUMP BAR
RU2549620C1 (en) Threaded connection of drill pipes
RU116952U1 (en) HIGH SEALED THREADED CONNECTION OF OIL AND GAS PIPES
RU2398091C2 (en) Hollow bucket rod
US9416898B2 (en) Flexible connections
US20140326448A1 (en) Flexible connections
RU120132U1 (en) FIBER PUMP PIPE FROM GLASS
US20080289879A1 (en) Connection Assembly For Drill Collars or Heavy Drill Pipes
CN110359859A (en) A kind of quickly upper button varying pitch ultrahigh anti-torsion tool joint
CN103362451B (en) Non-coupling good-sealing bending-resistant tooth-width-variable wedge type threaded oil well pipe structure
CN115182686A (en) Threaded connection structure for pipe column
RU208444U1 (en) DRILL PIPE
US20240229566A9 (en) Coupling for connecting downhole tubulars with improved stress distribution

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20161111