RU2068485C1

RU2068485C1 - Joint of casing pipes connection

Info

Publication number: RU2068485C1
Application number: RU93007168A
Authority: RU
Inventors: Борис Дмитриевич Парфиненко; Михаил Борисович Парфиненко
Original assignee: Борис Дмитриевич Парфиненко; Михаил Борисович Парфиненко
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: mining, gas and oil boreholes casing. SUBSTANCE: casing pipes connection joint has split elastical member with conical surface located in inner and outer ring type grooves of couple and union pipe ends. Split elastic member is made in the form of bush and has conjugating gasket surfaces formed by generatrix rotation around longitudinal axis of split elastic member. EFFECT: improved process of gas and oil boreholes casing. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, а именно, к креплению нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the field of mining, namely, to the fastening of oil and gas wells.

Известно устройство для соединения секций обсадных колонн, включающее защитный кожух, установленный посредством срезных элементов на патрубке с установленным на нем подвижным шлипсовым фиксатором в виде цанги, шлипсы, размещенные в рабочем положении в наружной кольцевой проточке патрубка, муфту-воронку с левой резьбой для взаимодействия с ответной резьбой шлипсов и узел уплотнения (авторское свидетельство СССР N 1346754, кл. E 21 B 17/08, 1986). A device for connecting sections of casing strings including a protective casing installed by means of shear elements on a nozzle with a movable slip lock in the form of a collet mounted on it, slips placed in the working position in the outer annular groove of the nozzle, a funnel coupling with left-hand thread for interaction with reciprocal threaded slips and seal assembly (USSR author's certificate N 1346754, class E 21 B 17/08, 1986).

Наиболее близким решением из известных является устройство для соединения обсадных колонн, включающее разрезной упругий элемент с конической поверхностью, размещенный во внутренней и наружной кольцевых проточках, соответственно, муфтового и ниппельного концов труб, причем поверхность, ограничивающая одну из проточек труб, имеет конический участок, соответствующий конической поверхности разрезного упругого элемента, а вершины конического участка и конической поверхности расположены над торцевой поверхностью муфтового конца трубы соответствующего узла соединения (патент ФРГ N 2730611, кл. F 16 L 37/12). The closest solution from the known is a device for connecting casing strings, comprising a split elastic element with a conical surface, located in the inner and outer annular grooves, respectively, of the sleeve and nipple ends of the pipes, the surface bounding one of the pipe grooves having a conical section corresponding to the conical surface of the split elastic element, and the vertices of the conical section and the conical surface are located above the end surface of the sleeve end of the pipe with the corresponding connection node (German patent N 2730611, class F 16 L 37/12).

Недостатком устройств является сложность конструкции, обусловленная использованием двух отдельных узлов, фиксации и уплотнения, а также низкая надежность применяемых узлов уплотнения при высоких давлениях, создаваемых в процессе цементирования колонны обсадных труб. The disadvantage of the device is the design complexity due to the use of two separate nodes, fixation and sealing, as well as the low reliability of the used seal nodes at high pressures created during the cementing of the casing string.

Изобретение направлено на решение задачи по повышению надежности уплотнения узла соединения при высоких давлениях и упрощению конструкции узла соединения. При осуществлении изобретения обеспечивается уплотнение узла по контакту металл-металл и совмещение функций фиксации и уплотнения в одном узле. The invention is aimed at solving the problem of improving the reliability of the seal of the joint at high pressures and simplifying the design of the joint. In the implementation of the invention provides a seal node at the metal-metal contact and the combination of the functions of fixation and sealing in one node.

Для этого в узле соединения обсадных труб, включающем разрезной упругий элемент с конической поверхностью, размещенный во внутренней и наружной кольцевых проточках, соответственно, муфтового и ниппельного концов труб, причем поверхность, ограничивающая одну из проточек труб, имеет конический участок, соответствующий конической поверхности разрезного упругого элемента, а вершины конического участка и конической поверхности расположены над торцевой поверхностью муфтового конца трубы соответствующего узла соединения, разрезной упругий элемент выполнен в виде втулки и в интервале размещения конической поверхности имеет сопрягаемые уплотнительные поверхности, образованные вращением образующей вокруг продольной оси разрезного упругого элемента. Кроме того, сопрягаемые поверхности разрезного упругого элемента могут быть выполнены коническими, конический участок поверхности, ограничивающей проточку, выполнен на муфтовом конце трубы, а внутренний диаметральный габарит разрезного упругого элемента в свободном состоянии меньше наружного диаметрального габарита торцевой упорной поверхности, ограничивающей наружную кольцевую проточку ниппельного конца трубы, причем разрезной упругий элемент имеет фиксатор предотвращения сжатия, установленный в полости муфтового конца трубы с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с торцевой поверхностью ниппельного конца трубы и с внутренней поверхностью разрезного упругого элемента при разомкнутом узле соединения обсадных труб. To do this, in the casing joint, including a split elastic element with a conical surface, located in the inner and outer annular grooves, respectively, of the sleeve and nipple ends of the pipes, the surface bounding one of the pipe grooves has a conical section corresponding to the conical surface of the split elastic element, and the tops of the conical section and the conical surface are located above the end surface of the sleeve end of the pipe of the corresponding connection node, split elastic th element is a sleeve and the range of accommodation of the conical surface has a mating sealing surfaces formed by rotating the generatrix about the longitudinal axis of the slit of the elastic member. In addition, the mating surfaces of the split elastic element can be made conical, the conical portion of the surface restricting the groove is made at the sleeve end of the pipe, and the inner diametric dimension of the split elastic element in the free state is smaller than the outer diametric dimension of the end contact surface bounding the outer annular groove of the nipple end pipe, and a split elastic element has a compression prevention lock mounted in the cavity of the sleeve end of the pipe with the possibility of axial movement and interaction with the end surface of the nipple end of the pipe and with the inner surface of the split elastic element with an open casing joint.

Выполнение разрезного упругого элемента в виде втулки и с сопрягаемыми уплотнительными поверхностями, образованными вращением вокруг продольной оси разрезного упругого элемента и расположенными в интервале размещения конической поверхности, позволяет обеспечить фиксацию труб относительно друг друга и надежный уплотняющий контакт сопрягаемых уплотнительных поверхностей разрезного упругого элемента друг с другом, внутренней и наружной поверхностей, соответственно, муфтового и ниппельного концов обсадных труб с наружной и внутренней поверхностями вращения разрезного упругого элемента и с выходом на наружную и внутреннюю поверхности разрезного упругого элемента ее сопрягаемых уплотнительных поверхностей. The implementation of the split elastic element in the form of a sleeve and with mating sealing surfaces formed by rotation around the longitudinal axis of the split elastic element and located in the interval of placement of the conical surface allows the pipes to be fixed relative to each other and reliable sealing contact of the mating sealing surfaces of the split elastic element with each other, the inner and outer surfaces, respectively, of the sleeve and nipple ends of the casing pipes with the outer and inner her rotation surfaces of the split elastic element and with access to the outer and inner surfaces of the split elastic element of its mating sealing surfaces.

Выполнение сопрягаемых уплотнительных поверхностей разрезного упругого элемента коническими позволит увеличить радиальный габарит контактных поверхностей для тонкостенных втулок и тем самым повысить надежность уплотнения. The implementation of the mating sealing surfaces of the split elastic element conical will increase the radial dimension of the contact surfaces for thin-walled bushings and thereby increase the reliability of the seal.

Выполнение конического участка поверхности, ограничивающей проточку на муфтовом конце трубы, позволяет снизить глубину проточки (радиальный габарит) и увеличить величину несущего сечения ниппельного конца обсадной трубы, при этом вышеуказанное соотношение внутреннего диаметрального габарита разрезного упругого элемента в свободном состоянии и наружного диаметрального габарита торцевой упорной поверхности, ограничивающей наружную кольцевую проточку ниппельного конца трубы, обеспечивает размещение разрезного упругого элемента во внутренней кольцевой проточке ниппельного конца трубы и торцевой упор ниппельного конца трубы с разрезным упругим элементом. The implementation of the conical portion of the surface, limiting the groove at the sleeve end of the pipe, allows to reduce the depth of the groove (radial dimension) and increase the bearing section of the nipple end of the casing, while the above ratio of the inner diametric dimension of the split elastic element in the free state and the outer diametric dimension of the end contact surface , limiting the outer annular groove of the nipple end of the pipe, provides the placement of a split elastic element in the inner annular groove of the nipple end of the pipe and the end stop of the nipple end of the pipe with a split elastic element.

Фиксатор предотвращения сжатия разрезного упругого элемента обеспечивает удобство монтажа узла соединения. The clamp to prevent compression of the split elastic element provides ease of installation of the connection node.

На фиг.1 изображен узел соединения обсадных труб в разомкнутом положении (перед монтажом); на фиг.2 то же в процессе монтажа после размещения разрезного упругого элемента во внутренней кольцевой проточке ниппельного конца трубы; на фиг.3 то же после фиксации труб; на фиг.4 разрезной упругий элемент
Узел соединения включает разрезной упругий элемент 1 в виде втулки, размещенный во внутренней 2 и наружной 3 кольцевых проточках, соответственно, муфтового 4 и ниппельного 5 концов обсадных труб. Муфтовый конец 4 трубы имеет конический участок 6 поверхности, ограничивающей проточку 2. Наружная коническая поверхность 7 элемента 1 соответствует коническому участку 6 поверхности муфтового конца 4 трубы. Вершины конического участка 6 и конической поверхности 7 расположены над торцевой поверхностью 8 муфтового конца 4 трубы. Поверхность 9 вращения проточки 3 соответствует внутренней поверхности 10 вращения элемента 1. Элемент 1 в интервале размещения конической поверхности 7 имеет сопрягаемые уплотнительные поверхности 11 и 12. Они образованы вращением образующей вокруг продольной оси элемента 1. Поверхности 11 и 12 могут быть выполнены коническими (фиг.4). В полости муфтового конца 4 трубы установлен фиксатор предотвращения сжатия элемента 1, выполненный, например, в виде втулки 13. Последняя установлена с возможностью осевого перемещения до упорного торца 14 в полости муфтового конца 4 трубы. Внутренний диаметральный габарит d разрезного упругого элемента 1 в свободном состоянии меньше наружного диаметрального габарита D торцевой упорной поверхности 15, ограничивающей внутреннюю кольцевую проточку 3 ниппельного конца 5 трубы.Figure 1 shows the connection node of the casing in the open position (before installation); figure 2 the same during installation after placing the split elastic element in the inner annular groove of the nipple end of the pipe; figure 3 the same after fixing the pipes; figure 4 split elastic element
The connection node includes a split elastic element 1 in the form of a sleeve located in the inner 2 and outer 3 annular grooves, respectively, of the sleeve 4 and nipple 5 ends of the casing. The sleeve end 4 of the pipe has a conical portion 6 of the surface bounding the bore 2. The outer conical surface 7 of the element 1 corresponds to the tapered portion 6 of the surface of the sleeve end 4 of the pipe. The tops of the conical section 6 and the conical surface 7 are located above the end surface 8 of the sleeve end 4 of the pipe. The rotation surface 9 of the groove 3 corresponds to the inner surface 10 of the rotation of the element 1. The element 1 in the interval of the conical surface 7 has mating sealing surfaces 11 and 12. They are formed by rotating the generatrix around the longitudinal axis of the element 1. The surfaces 11 and 12 can be made conical (FIG. 4). In the cavity of the sleeve end 4 of the pipe, a clamp for preventing compression of the element 1 is installed, made, for example, in the form of a sleeve 13. The latter is installed with the possibility of axial movement to the stop end 14 in the cavity of the sleeve end 4 of the pipe. The inner diametric dimension d of the split elastic element 1 in the free state is smaller than the outer diametric dimension D of the end contact surface 15, bounding the inner annular groove 3 of the nipple end 5 of the pipe.

Узел соединения обсадных труб работает следующим образом. Перед спуском обсадной колонны разрезные упругие элементы 1 устанавливаются во внутренние кольцевые проточки 2 муфтовых концов 4 обсадных труб. При этом втулки 13 устанавливаются внутри элементов 1 и, взаимодействуя с их внутренними поверхностями 10, предотвращают их сжатие (фиг.1). Во время спуска колонны ниппельный конец 5 трубы вводят в полость муфтового конца 4 предыдущей трубы. Ниппельный конец 5 трубы, взаимодействуя своей торцевой поверхностью со втулкой 13, перемещает ее вниз, расфиксируя при этом разрезной упругий элемент 1. Втулка 13 падает вниз до упорного торца 14, а элемент 1 при дальнейшем перемещении ниппельного конца 5 трубы входит в наружную кольцевую проточку 3 (фиг.2). Затем ниппельный конец трубы 5 перемещают вверх, что приводит, благодаря взаимодействию торцевой упорной поверхности 15 с элементом 1, к перемещению последнего вверх относительно кольцевой проточки 2 муфтового конца 4 трубы. Коническая поверхность 7 элемента 1 и конический участок 6 муфтового конца 4 трубы соприкасаются и уплотняются. Уплотняются также поверхности 9 и 10, соответственно, ниппельного конца 5 трубы и элемента 1. Кроме того, уплотняются между собой сопрягаемые уплотнительные поверхности 11 и 12 элемента 1, а выходы сопрягаемых уплотнительных поверхностей 11 и 12 на наружную и внутреннюю поверхности элемента 1 уплотняются, соответственно, поверхностью конического участка 6 муфтового конца 4 трубы и поверхностью 9 проточки 3 ниппельного конца 5 трубы. Таким образом, осуществляется прочное соединение труб в обсадной колонне и надежная герметизация узла соединения. Node connection casing works as follows. Before lowering the casing string split elastic elements 1 are installed in the inner annular grooves 2 of the coupling ends 4 of the casing pipes. When this sleeve 13 are installed inside the elements 1 and, interacting with their inner surfaces 10, prevent their compression (figure 1). During the descent of the column, the nipple end 5 of the pipe is introduced into the cavity of the sleeve end 4 of the previous pipe. The nipple end 5 of the pipe, interacting with its end surface with the sleeve 13, moves it down, while unlocking the split elastic element 1. The sleeve 13 falls down to the stop end 14, and the element 1 with further movement of the nipple end 5 of the pipe enters the outer annular groove 3 (figure 2). Then, the nipple end of the pipe 5 is moved up, which, due to the interaction of the end contact surface 15 with the element 1, leads to the movement of the latter upward relative to the annular groove 2 of the sleeve end 4 of the pipe. The conical surface 7 of the element 1 and the conical section 6 of the sleeve end 4 of the pipe are in contact and sealed. The surfaces 9 and 10, respectively, of the nipple end 5 of the pipe and element 1 are also sealed. In addition, the mating sealing surfaces 11 and 12 of the element 1 are sealed to each other, and the outputs of the mating sealing surfaces 11 and 12 on the outer and inner surfaces of the element 1 are sealed, respectively , the surface of the conical section 6 of the sleeve end 4 of the pipe and the surface 9 of the groove 3 of the nipple end 5 of the pipe. Thus, a strong connection of the pipes in the casing and reliable sealing of the connection node.

Claims

1. The connection node of the casing pipe, including a split elastic element with a conical surface, located in the inner and outer annular grooves of respectively the sleeve and nipple ends of the pipes, and the surface bounding one of the pipe grooves has a conical section corresponding to the conical surface of the split elastic element, and the vertices of the conical section and the conical surface are located above the end surface of the sleeve end of the pipe of the corresponding connection node, characterized in that heat elastic element is made in the form of a sleeve and in the interval of placement of the conical surface has mating sealing surfaces formed by the rotation of the generatrix around the longitudinal axis of the split elastic element.

2. The node according to claim 1, characterized in that the mating surfaces of the split elastic element are conical.

3. The assembly according to claim 1, characterized in that the conical surface portion restricting the groove is made at the sleeve end of the pipe, and the inner diametric dimension of the split elastic element in the free state is smaller than the outer diametric dimension of the end contact surface bounding the outer annular groove of the pipe nipple end .

4. The node according to p. 3, characterized in that the split elastic element has a compression prevention lock installed in the cavity of the sleeve end of the pipe with the possibility of axial movement and interaction with the end surface of the pipe nipple end and with the inner surface of the split elastic element when the casing joint is open pipes.