RU167727U1

RU167727U1 - Casing Column

Info

Publication number: RU167727U1
Application number: RU2016132774U
Authority: RU
Inventors: Арташес Андреевич Арцруни
Original assignee: Арташес Андреевич Арцруни
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2017-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к обсадным колоннам, используемым в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является уменьшение веса обсадной колонны и повышение ее коррозионной стойкости. Колонна обсадная состоит из обсадных труб, изготовленных из алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg с удельным весом 2,8 кг/мми пределом прочности σ≥45 кг/мм, соединенных между собой по типу пространственной клиновой зубчатой защелки.The utility model relates to the field of engineering, in particular to casing strings used in the process of drilling oil and gas wells. The technical result is to reduce the weight of the casing and increase its corrosion resistance. The casing string consists of casing pipes made of an aluminum alloy of the Al-Zn-Mg system with a specific gravity of 2.8 kg / mm and tensile strength σ≥45 kg / mm, interconnected by the type of spatial wedge gear latch.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к обсадным колоннам, используемым в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.The utility model relates to the field of engineering, in particular to casing strings used in the process of drilling oil and gas wells.

В условиях нарастания потребления земных запасов углеводородного сырья, с учетом всевозможного варьирования и разнообразия составов добываемого сырья, вопрос технологического оснащения бурильных нефтяных скважин легкомонтируемыми обсадными трубами продолжает оставаться одним из актуальных вопросов современности.With the growing consumption of terrestrial hydrocarbon reserves, taking into account all kinds of variations and diversity of the composition of the extracted raw materials, the issue of technological equipment of drilling oil wells with easily mounted casing pipes remains one of the pressing issues of our time.

Обсадная колонна, составляемая из обсадных труб, подвергается воздействию наружного давления жидкости, газа в пластах, горных породах, влияние которых особенно сказывается в глинистых и соляных отложениях; воздействию внутреннего давления нефти, газа, а также бурового раствора, собственной массы и усилия натяжения колонн, обусловленного влиянием температуры и давления, и др. Длины, диаметры и число обсадных колонн определяются геологическими условиями бурения (градиентом давления гидравлического разрыва пласта, пластовыми давлениями, устойчивостью разбуриваемых пород и др.), уровнем техники и технологии строительства скважин, условиями предупреждения и ликвидации возможных осложнений и аварий и др.The casing, made up of casing pipes, is exposed to external pressure of fluid, gas in the strata, rocks, the effect of which is especially affected in clay and salt deposits; the influence of the internal pressure of oil, gas, as well as the drilling fluid, own mass and tension of the columns due to the influence of temperature and pressure, etc. The lengths, diameters and number of casing strings are determined by the geological conditions of drilling (pressure gradient of hydraulic fracturing, reservoir pressure, stability rocks to be drilled, etc.), the level of engineering and technology for well construction, the conditions for preventing and eliminating possible complications and accidents, etc.

Обсадные трубы, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, изготовляются в основном из стали с двумя нарезанными концами и навинченной муфтой на одном конце (иногда безмуфтовые с раструбным концом). Резьба труб выполняется конической, треугольной или специального трапецеидального профиля. Для создания герметичности при высоких давлениях нефти и газа (более 30 МПа) применяются соединения с уплотнительными элементами.Casing pipes used in drilling oil and gas wells are mainly made of steel with two cut ends and a screwed sleeve on one end (sometimes sleeveless with a socket end). Pipe threads are made with a conical, triangular or special trapezoidal profile. To create tightness at high oil and gas pressures (more than 30 MPa), joints with sealing elements are used.

К недостаткам обсадных труб, изготовленных из стали, относятся большая масса, низкая коррозионная стойкость и сложность их монтажа, вызванная применением соединительных муфт.The disadvantages of casing pipes made of steel include a large mass, low corrosion resistance and the complexity of their installation caused by the use of couplings.

Прототипом заявленного решения является механическое неразъемное соединение труб, описанное в полезной модели RU 6855 U1, 16.06.1998. Соединение происходит по типу пространственной клиновой ступенчатой заделки. Конструктивные элементы соединения выполнены на соединяемых телах (трубах) в виде прямого и ответного ступенчатых зубчатых конусов типа "елочка" с острым углом при вершине, при этом каждый зуб сформирован на образующей конуса в виде симметричной относительно образующей наклонной и горизонтальной линии, а окончание горизонтальной части каждого предыдущего зуба служит началом аналогичной части каждого последующего.The prototype of the claimed solution is a mechanical one-piece pipe connection described in utility model RU 6855 U1, 06.16.1998. The connection takes place according to the type of spatial wedge stepped embedment. The constructive elements of the connection are made on the connected bodies (pipes) in the form of a straight and reciprocal stepped herringbone gear cones with an acute angle at the apex, with each tooth formed on the cone generatrix in the form of an inclined and horizontal line symmetrical with respect to the generatrix, and the end of the horizontal part each previous tooth serves as the beginning of a similar part of each subsequent.

Недостатком прототипа является отсутствие решений, обеспечивающих малую массу обсадной колонны и повышение ее коррозионной стойкости.The disadvantage of the prototype is the lack of solutions that provide a small mass of the casing and increase its corrosion resistance.

Техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение веса обсадной колонны и повышение ее коррозионной стойкости.The technical result of the claimed utility model is to reduce the weight of the casing and increase its corrosion resistance.

Для достижения указанного технического результата предлагается колонна обсадная, состоящая из обсадных труб, неразъемно соединенных между собой по типу пространственной клиновой зубчатой защелки, в которой обсадные трубы изготовлены из термоупрочняемого алюминиевого сплава системы А1-Zn-Mg с удельным весом 2,8 кг/мм² и пределом прочности σ_в≥45 кг/мм², при этом толщин стенок труб не менее 15 мм.To achieve the technical result, a casing string is proposed, consisting of casing pipes, one-piece connected to each other by the type of spatial wedge gear latch, in which casing pipes are made of heat-strengthened aluminum alloy of the A1-Zn-Mg system with a specific gravity of 2.8 kg / mm ² and a tensile strength σ _of ≥45 kg / mm ² , with pipe wall thicknesses of at least 15 mm.

Пространственная клиновая зубчатая защелка обеспечивается путем формирования прямых на наружной и ответных на внутренней сторонах труб концентрических кольцевых зубчатых конусов, при этом каждый зуб сформирован на образующей конуса в виде симметричной относительно образующей наклонной и горизонтальной линии, а окончание горизонтальной части каждого предыдущего зуба служит началом аналогичной части каждого последующего. Количество зубчатых конусов определяется необходимой надежностью соединения - неразъемное плотное соединение.A spatial wedge-shaped toothed latch is provided by forming straight lines on the outer and reciprocal on the inner sides of the pipes concentric annular gear cones, each tooth being formed on a cone generatrix in the form of a symmetrical relative to the generatrix of the oblique and horizontal lines, and the end of the horizontal part of each previous tooth serves as the beginning of a similar part each subsequent. The number of gear cones is determined by the necessary reliability of the connection - one-piece tight connection.

Изготовление труб для обсадной колонны из термоупрачняемого алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg с удельным весом 2,8 кг/мм² и пределом прочности σ_в≥45 кг/мм² позволит существенно снизить вес всей конструкции и повысить ее коррозионную стойкость с сохранением надежности функционирования колонны в сравнении с трубами, изготовленных из стали.The manufacture of casing pipes from heat-treated aluminum alloy of the Al-Zn-Mg system with a specific gravity of 2.8 kg / mm ² and a tensile strength σ _of ≥45 kg / mm ² will significantly reduce the weight of the entire structure and increase its corrosion resistance while maintaining reliability the functioning of the column in comparison with pipes made of steel.

Пример предлагаемой конструкции колонны обсадной показан на фигуре.An example of a proposed casing string design is shown in the figure.

Колонна обсадная состоит из труб 1, выполненных из алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg и имеющих на внутренней и наружной сторонах концентрические кольцевые зубчатые конусы.The casing string consists of pipes 1 made of an aluminum alloy of the Al-Zn-Mg system and having concentric annular gear cones on the inner and outer sides.

Соединение труб 1 обеспечивается путем замыкания между собой прямых и обратных концентрических кольцевых зубчатых конусов, расположенных соответственно на внешней и внутренней сторонах разных труб - пространственная клиновая зубчатая защелка. Чтобы данное соединение являлось плотным и неразборным необходима толщина стенок не менее 15 мм. Замыкание труб 1 можно обеспечить, например, гладким коническим толкателем 2.The connection of the pipes 1 is ensured by closing between themselves direct and reverse concentric annular gear cones located respectively on the outer and inner sides of the different pipes — a spatial wedge gear latch. In order for this connection to be dense and non-separable, a wall thickness of at least 15 mm is required. The closure of the pipes 1 can be provided, for example, with a smooth conical pusher 2.

Для повышения надежности соединения труб 1 возможно нанесение клея или холодной сварки на зубчатые конусы.To increase the reliability of the connection of the pipes 1, it is possible to apply glue or cold welding to the gear cones.

Сборка колонны возможна как и на земле, так и внутри скважины. Количество труб 1 зависит от требуемой длины колонны.Assembly of the column is possible both on the ground and inside the well. The number of pipes 1 depends on the required column length.

Для придания повышенных прочностных и коррозионных свойств материал трубной заготовки подвергают дополнительному перестариванию.To impart enhanced strength and corrosion properties, the tube billet material is subjected to additional overcooking.

При таком способе изготовления труб 1 обеспечивается их изотропность в долевом, поперечном и высотном направлениях в соотношении 1:0,95:0,9.With this method of manufacturing pipes 1, their isotropy is provided in the fractional, transverse and vertical directions in a ratio of 1: 0.95: 0.9.

Claims

Casing string, consisting of casing pipes, permanently connected to each other by the type of spatial wedge gear latch, characterized in that the casing pipes are made of heat-strengthened aluminum alloy of the Al-Zn-Mg system with a specific gravity of 2.8 kg / mm ² and tensile strength σ _in ≥45 kg / mm ² and having a wall thickness not less than 15 mm.