RU2170322C1

RU2170322C1 - Joint for connection of pipes

Info

Publication number: RU2170322C1
Application number: RU2000128929A
Authority: RU
Inventors: Р.Ф. Габдуллин; М.И. Саматов; С.В. Дорофеев; И.Ф. Гарифуллин; С.А. Видинеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть"
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: joint is meant for connection of tubing string with electric centrifugal pump. Joint has hollow body composed of two parts and hinge unit made of coupling made fast to lower part of hollow body and bushing. Coupling and bushing have spherical matched surfaces, bushing has spherical flange whose surfaces are conjugate to proper surfaces of coupling and lower part of hollow body. Flange of bushing is located in coupling for limited angular movement. Coupling and upper part of hollow body are coupled by engagement. EFFECT: raised operational reliability of pump. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации наклонно-направленных или искривленных скважин электроцентробежными насосами. The invention relates to the oil industry and can be used in the operation of directional or curved wells with electric centrifugal pumps.

Известна соединительная муфта насосных штанг (Пат. N 2017930, E 21 В 17/05, оп. 15.08.94, бюл. N 15) для наклонно-направленных или искривленных скважин, содержащая корпус из двух частей, каждая из которых снабжена двумя роликами, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, и шарнирное соединение в виде шарового пальца, один конец которого жестко связан с верхней частью корпуса, а другой, посредством полумуфты с внутренней шаровой сферой - с нижней частью корпуса. A known coupling of sucker rods (Pat. N 2017930, E 21 B 17/05, op. 15.08.94, bull. N 15) for directional or deviated wells, comprising a housing of two parts, each of which is equipped with two rollers, located in mutually perpendicular planes, and a swivel in the form of a spherical finger, one end of which is rigidly connected to the upper part of the housing, and the other, through the coupling half with the inner ball sphere, to the lower part of the housing.

Однако известная соединительная муфта непригодна для соединения насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом. However, the known coupler is unsuitable for connecting tubing to an electric centrifugal pump.

Известна комбинированная буровая штанга (авт.св. 1740614, E 21 В 17/20, оп. 15.06.92, бюл. N 22), содержащая полый корпус с резьбовыми участками по концам. На одном из концов корпуса установлен полый наконечник, имеющий сферическую поверхность в своей средней части. На другом конце корпуса размещена муфта, имеющая внутреннюю сферическую поверхность, ответную сферической поверхности наконечника. В начале взаимодействия каждой очередной штанги с буровым станком резьбовой хвостовик наконечника ввинчивается в резьбовой участок корпуса штанги, передавая крутящий момент всем предшествующим штангам. Однако известное устройство имеет недостаточную степень свободы движения шарнирного узла, что делает ненадежной его работу в наклонно-направленных или искривленных скважинах. Known combined drill rod (ed. St. 1740614, E 21 17/20, op. 15.06.92, bull. N 22), containing a hollow body with threaded sections at the ends. A hollow tip having a spherical surface in its middle part is installed at one end of the body. At the other end of the housing there is a sleeve having an inner spherical surface corresponding to the spherical surface of the tip. At the beginning of the interaction of each successive rod with the drilling rig, the threaded shank of the tip is screwed into the threaded portion of the rod body, transmitting torque to all previous rods. However, the known device has an insufficient degree of freedom of movement of the hinge assembly, which makes its operation unreliable in directional or deviated wells.

Кроме того, осевое перемещение и вращение наконечника относительно корпуса препятствуют его использованию в системе насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом, оборудованным электрокабелем, размещенным в полости труб. In addition, the axial movement and rotation of the tip relative to the housing prevent its use in a tubing system with an electric centrifugal pump equipped with an electric cable located in the pipe cavity.

Таким образом возникла проблема создания надежного устройства для соединения насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом при эксплуатации его в наклонно-направленных и искривленных скважинах. Thus, the problem arose of creating a reliable device for connecting tubing to an electric centrifugal pump when operating it in deviated and deviated wells.

Технический результат - увеличение степени свободы движения шарнирного узла устройства, а также устранение осевого и вращательного перемещения. The technical result is an increase in the degree of freedom of movement of the hinge assembly of the device, as well as the elimination of axial and rotational movement.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном шарнирном устройстве для соединения труб, включающем полый корпус, состоящий по меньшей мере из двух частей, и шарнирный узел, образованный жестко связанной с нижней частью полого корпуса муфтой и втулкой, имеющими сопряженные сферические поверхности, согласно изобретению, втулка имеет сферический фланец, поверхности которого сопряжены с ответными поверхностями муфты и нижней части полого корпуса, при этом фланец втулки размещен в муфте с возможностью ограниченного углового перемещения, а муфта и верхняя часть полого корпуса связаны зубчатым зацеплением. The specified technical result is achieved by the fact that in the known hinge device for connecting pipes, comprising a hollow body consisting of at least two parts, and a hinge unit formed rigidly connected to the lower part of the hollow body by a sleeve and sleeve having mating spherical surfaces, according to the invention , the sleeve has a spherical flange, the surfaces of which are mated with the counter surfaces of the sleeve and the lower part of the hollow body, while the sleeve flange is placed in the sleeve with a limited angle th displacement, and the clutch and the upper part of the hollow body associated gearing.

Целесообразно вышеупомянутое зубчатое зацепление выполнить с расчетным зазором. It is advisable to carry out the aforementioned gearing with a design clearance.

Выполнение втулки со сферическим фланцем и сопряжение его сферических поверхностей с ответными сферическими поверхностями муфты и нижней части полого корпуса увеличивает степень свободы движения шарнирного узла с одновременным сохранением герметичности конструкции при любом повороте втулки. The execution of the sleeve with a spherical flange and the coupling of its spherical surfaces with the mating spherical surfaces of the coupling and the lower part of the hollow body increases the degree of freedom of movement of the hinge assembly while maintaining the integrity of the structure at any rotation of the sleeve.

Зубчатое зацепление муфты и верхней части полого корпуса, выполненное с расчетным зазором, позволяет устранить относительное осевое и вращательное перемещение устройства и разместить электрический кабель в полости труб. The gearing of the coupling and the upper part of the hollow body, made with a design clearance, allows to eliminate the relative axial and rotational movement of the device and place the electric cable in the pipe cavity.

Сопоставление предлагаемого устройства с прототипом показало наличие новых элементов (зубчатое зацепление), новой формы выполнения известного элемента (выполнение втулки со сферическим фланцем), а также новых связей между элементами, что свидетельствует о соответствии критерию изобретения "новизна". Comparison of the proposed device with the prototype showed the presence of new elements (gearing), a new form of execution of a known element (sleeve with a spherical flange), as well as new connections between the elements, which indicates compliance with the criteria of the invention of "novelty".

Поиск по отличительным признакам показал отсутствие таковых в других изобретениях, что свидетельствует о соответствии критерию "Изобретательский уровень". Search by distinguishing features showed the absence of such in other inventions, which indicates compliance with the criterion of "Inventive step".

На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое устройство в статическом состоянии и в момент работы, продольный разрез; на фиг. 3 - сечение по А-А. In FIG. 1 and 2 show the proposed device in a static state and at the time of operation, a longitudinal section; in FIG. 3 - section AA.

Предлагаемое устройство включает полый корпус из двух частей 1 и 2, муфты 3, втулки 4 со сферическим фланцем 5. Втулка 4 имеет с муфтой 3 и нижней частью 2 полого корпуса сферические сопрягаемые пары 6 и 7. Муфта 3 снабжена зубьями 8, а полый корпус - зубьями 9. Между зубьями 8 и 9 выполнен расчетный зазор, определяющий угловое отклонение без вращения. The proposed device includes a hollow body of two parts 1 and 2, the coupling 3, the sleeve 4 with a spherical flange 5. The sleeve 4 has a spherical mating pair 6 and 7 with the sleeve 3 and the lower part 2 of the hollow body. The coupling 3 is provided with teeth 8, and the hollow body - teeth 9. Between teeth 8 and 9, a design clearance is made that determines the angular deviation without rotation.

Устройство работает следующим образом. Верхнюю часть 1 полого корпуса крепят к подвеске насосно-компрессорных труб, а нижнюю часть 2 - к муфтовому концу электроцентробежного насоса. Затем колонну труб спускают в наклонную или искривленную скважину на расчетную глубину и включают насос. При этом верхняя часть 1 полого корпуса вместе с втулкой 4 поворачивается от изгибающего усилия насосно-компрессорных труб на определенный угол кривизны места установки, сферические сопрягаемые пары 6 и 7 приходят в движение и втулка 4 занимает положение, определяемое расчетным зазором между зубьями. Насосно-компрессорная труба, которая несет на себе кривизну ствола скважины, поворачивается на шарнирном устройстве и снимает изгибающее усилие. Электроцентробежный насос при этом ложится, сохраняя свою ось прямой. The device operates as follows. The upper part 1 of the hollow body is attached to the suspension of the tubing, and the lower part 2 is attached to the coupling end of the electric centrifugal pump. Then the pipe string is lowered into an inclined or curved well to a design depth and the pump is turned on. In this case, the upper part 1 of the hollow body together with the sleeve 4 rotates from the bending force of the tubing to a certain angle of curvature of the installation site, the spherical mating pairs 6 and 7 are set in motion, and the sleeve 4 occupies a position determined by the design gap between the teeth. The tubing, which carries the curvature of the wellbore, rotates on a hinge device and relieves bending force. The electrocentrifugal pump at the same time lays down, keeping its axis straight.

Таким образом, предлагаемое устройство, обладая необходимой подвижностью, позволяет сохранить высокую работоспособность электроцентробежного насоса и увеличить срок его службы при эксплуатации в наклонно-направленных и искривленных скважинах. Thus, the proposed device, having the necessary mobility, allows you to maintain high efficiency of the electric centrifugal pump and increase its service life during operation in directional and curved wells.

Claims

1. A hinge device for connecting pipes, comprising a hollow body consisting of at least two parts, and a hinge assembly formed by a sleeve and a sleeve rigidly connected to the lower body part having mating spherical surfaces, characterized in that the sleeve has a spherical flange , the surfaces of which are associated with the mating surfaces of the coupling and the lower part of the hollow body, while the flange of the sleeve is placed in the coupling with limited angular movement, and the coupling and the upper part of the hollow body are connected by gears th gearing.

2. The device according to claim 1, characterized in that the gearing of the coupling with the upper part of the hollow body is made with a design clearance.