RU2190745C1

RU2190745C1 - Twin drill stem

Info

Publication number: RU2190745C1
Application number: RU2001113706/03A
Authority: RU
Inventors: н Л.А. Лачин; Л.А. Лачинян
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: drilling of geologic-prospecting holes with use of twin drill stems, cleaning of sand obstacles in wells of oil fields by means of built-in apparatuses sunk on twin tubing string. SUBSTANCE: twin drill stem includes twin drill pipes. Each of them includes internal and external pipes arranged concentrically, their ends being fixedly joined to nipple and coupling. Butt surface of nipple has recess on side opposite to its threads which forms internal cylindrical protrusion that contacts end of internal pipe. Recesses forming internal cylindrical protrusions are made in coupling on opposite butts of which one can contact end of internal pipe and the other one, on side of thread in coupling, can contact butt of threaded cone of nipple of another twin drill pipe when twin drill pipes are screwed in stem. Through longitudinal conduits are made in bodies of nipple and coupling. EFFECT: enhanced functional reliability thanks to improved sealing and raised strength of twin drill stem. 3 dwg

Description

Изобретение относится к бурению геолого-разведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных колоннах. The invention relates to the drilling of exploration wells using double drillstrings, as well as to the cleaning of sand plugs in the wells of oil fields by means of built-in apparatuses launched on double tubing strings.

Известна двойная бурильная колонна, содержащая двойные бурильные трубы. каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу с наружными (муфта) и внутренними (ниппель) резьбами. При этом внутренние и наружные трубы соединены между собой посредством центрирующих ребер, которые привариваются к внутренней трубе и вставляются в сквозные пазы, прорезанные в наружной трубе. Затем с помощью сварного шва ребра соединяются с наружной трубой (а.с. СССР 1439196, кл. Е 21В 17/18, 1986 г.). В данном устройстве сквозные пазы. выполненные в наружной трубе, приводят к ослаблению ее рабочего сечения, тем самым ухудшаются прочностные характеристики бурильной трубы. Кроме того, одновременная герметизация колонн внутренних и наружных труб посредством резьбовых соединений недостаточно надежна. A double drill string containing double drill pipes is known. each of which contains a concentrically arranged inner and outer pipe with external (sleeve) and internal (nipple) threads. In this case, the inner and outer pipes are interconnected by means of centering ribs, which are welded to the inner pipe and inserted into the through grooves cut in the outer pipe. Then, using a weld, the ribs are connected to the outer pipe (A.S. USSR 1439196, class E 21B 17/18, 1986). This device has through grooves. made in the outer pipe, lead to a weakening of its working section, thereby deteriorating the strength characteristics of the drill pipe. In addition, the simultaneous sealing of the columns of the inner and outer pipes by means of threaded connections is not reliable enough.

Также известна двойная бурильная колонна, принятая за прототип, содержащая двойные бурильные трубы, каждая из которых включает концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы (кн. Л.А.Лачинян "Работа бурильной колонны" М., "Недра". 1992,с.23). Also known is a double drill string, adopted as a prototype, containing double drill pipes, each of which includes concentrically located inner and outer pipes, the ends of which are motionlessly connected to the nipple and sleeve, means for connecting the inner and outer pipes to each other, sealing units and centralizers (kn L.A. Lachinyan "Work of the drill string" M., "Nedra". 1992, p.23).

Средства соединения в прототипе выполнены в виде радиальных выступов, жестко связанных с внутренней трубой (путем сварки) и входящих в прорези обоймы. запрессованной в муфту. Данное конструктивное решение неизбежно обуславливает наличие как осевого, так и радиального зазоров, что приводит к возможности перемещения в пределах упомянутых зазоров внутренней трубы относительно наружной. Тем самым внутренняя труба полностью разгружена от воздействия внешних нагрузок (крутящих и изгибающих моментов и т.д.), воспринимаемых только наружными трубами. The connection means in the prototype are made in the form of radial protrusions rigidly connected to the inner pipe (by welding) and included in the slots of the clip. pressed into the sleeve. This design solution inevitably determines the presence of both axial and radial clearances, which leads to the possibility of movement within the said clearances of the inner pipe relative to the outer. Thus, the inner pipe is completely unloaded from the effects of external loads (torques and bending moments, etc.), perceived only by the outer pipes.

Таким образом, внутренние трубы, не участвуя в восприятии внешних нагрузок, увеличивают массу и, соответственно, создают дополнительную нагрузку, действующую на наружные трубы. Все вышеупомянутое приводит к уменьшению запаса прочности наружных труб, а следовательно, и к уменьшению прочности двойной бурильной колонны. Кроме того, герметизация колонны внутренних труб в прототипе осуществляется за счет предварительной деформации упругих уплотнений, что недостаточно, особенно при работе в глубоких скважинах (при перепадах давления более 80 МПа). Тем самым не обеспечивается достаточная герметизация внутренних труб бурильной колонны. Thus, the inner pipes, without participating in the perception of external loads, increase the mass and, accordingly, create an additional load acting on the outer pipes. All of the above leads to a decrease in the margin of safety of the outer pipes, and therefore to a decrease in the strength of the double drill string. In addition, the sealing of the inner pipe string in the prototype is carried out by preliminary deformation of the elastic seals, which is not enough, especially when working in deep wells (with pressure drops of more than 80 MPa). This does not provide sufficient sealing of the inner pipes of the drill string.

Задача изобретения состоит в повышении надежности путем улучшения герметизации и увеличения прочности. The objective of the invention is to increase reliability by improving sealing and increasing strength.

Для решения этой задачи в двойной бурильной колонне, включающей двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы, на торцевой поверхности ниппеля со стороны, противоположной его резьбе, выполнена расточка, образующая внутренний цилиндрический выступ с возможностью его контакта с концом внутренней трубы, в муфте с противоположных торцевых сторон выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы с возможностью контакта одного из них с концом внутренней трубы, а другого со стороны резьбы муфты - с торцом резьбового конуса ниппеля другой двойной бурильной трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля и муфты выполнены сквозные продольные каналы. To solve this problem, in a double drill string, including double drill pipes, each of which contains concentrically located inner and outer pipes, the ends of which are motionlessly connected to the nipple and the coupling, means for connecting the inner and outer pipes to each other, sealing units and centralizers, on the end the surface of the nipple from the side opposite to its thread, a bore is made forming an inner cylindrical protrusion with the possibility of its contact with the end of the inner pipe, in the coupling from opposite on the central sides, bores are made, forming inner cylindrical protrusions with the possibility of contacting one of them with the end of the inner pipe, and the other on the thread side of the coupling with the end of the threaded cone of the nipple of the other double drill pipe when screwing the double pipes into the string, while in the body of the nipple and coupling through longitudinal channels are made.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображены:
на фиг.1 - двойная бурильная труба;
на фиг.2 - разрез А-А двойной бурильной трубы;
на фиг.3 - соединение двойных труб в колонну.The invention is illustrated in the drawing, which shows:
figure 1 - double drill pipe;
figure 2 is a section aa double drill pipe;
figure 3 - connection of double pipes into the column.

Двойная бурильная колонна содержит двойные бурильные трубы, каждая из которых включает концентрично расположенные внутреннюю трубу 1 и наружную трубу 2, концы которой соединены с муфтой 3 и ниппелем 4. На торцевой поверхности ниппеля 4 со стороны, противоположной его резьбе, выполнена расточка 5, образующая внутренний цилиндрический выступ 6, который контактирует с концом внутренней трубы 1 при навинчивании ниппеля 4. В муфте 3 с противоположных торцевых сторон выполнены расточки 7 и 8, образующие внутренние цилиндрические выступы 9 и 10. Внутренний цилиндрический выступ 9 со стороны, противоположной резьбе муфты 3, входит в контакт со свободным концом внутренней трубы 1 при навинчивании муфты 3. При сборке (свинчивании) двойных труб в колонну (см. фиг.3) внутренний цилиндрический выступ 10 муфты 3 входит в контакт с торцом 11 резьбового конуса ниппеля 4 другой бурильной трубы. В теле ниппеля 4 выполнены сквозные продольные каналы 12. В теле муфты 3 выполнены сквозные продольные каналы 13, соединяющие расточки 7 и 8. На фиг.2 (разрез А-А по ниппелю 4 и муфте 3) каналы 12 и 13 представляют собой отверстия одинакового диаметра, расположенные по окружности. Расточка 8 образует "резервуар" для перетока промывочной жидкости из каналов 12 ниппеля 4 в каналы 13 муфты 3 без их совмещения. The double drill string contains double drill pipes, each of which includes a concentric inner pipe 1 and an outer pipe 2, the ends of which are connected to the sleeve 3 and the nipple 4. On the end surface of the nipple 4 from the side opposite to its thread, a bore 5 is formed, forming an inner a cylindrical protrusion 6, which is in contact with the end of the inner pipe 1 when screwing the nipple 4. In the sleeve 3, bores 7 and 8 are made on the opposite end faces, forming the inner cylindrical protrusions 9 and 10. Inside the lower cylindrical protrusion 9 from the side opposite the thread of the coupling 3 comes into contact with the free end of the inner pipe 1 when screwing the sleeve 3. When assembling (screwing) double pipes into the column (see figure 3), the inner cylindrical protrusion 10 of the sleeve 3 is included contact with the end face 11 of the threaded cone of the nipple 4 of another drill pipe. Through the body of the nipple 4, through longitudinal channels 12 are made. In the body of the coupling 3, there are through longitudinal channels 13 connecting the bores 7 and 8. In FIG. 2 (section AA along the nipple 4 and the sleeve 3), the channels 12 and 13 are openings of the same diameter, located around the circumference. Bore 8 forms a "reservoir" for the flow of flushing fluid from the channels 12 of the nipple 4 into the channels 13 of the coupling 3 without combining them.

Сборку двойной бурильной трубы для колонны проводят следующим образом. На наружную трубу 2 навинчивают ниппель 4. На внутреннюю трубу 1 с предварительно выполненными проточками устанавливают центраторы 14 (полые пружинные втулки). Далее внутреннюю трубу 1 устанавливают в полость наружной трубы 2 со стороны, противоположной ниппелю 4 до соприкосновения с внутренним цилиндрическим выступом 6 ниппеля 4. Затем на свободный конец наружной трубы 2 навинчивают муфту 3 до соприкосновения внутреннего цилиндрического выступа 9 с концом внутренней трубы 1. Assembly of a double drill pipe for the string is as follows. A nipple 4 is screwed onto the outer tube 2. Centralizers 14 (hollow spring bushings) are installed on the inner tube 1 with preformed grooves. Next, the inner pipe 1 is installed in the cavity of the outer pipe 2 from the side opposite the nipple 4 until it contacts the inner cylindrical protrusion 6 of the nipple 4. Then, the sleeve 3 is screwed onto the free end of the outer pipe 2 until the inner cylindrical protrusion 9 contacts the end of the inner pipe 1.

Заявляемое устройство позволяет решить поставленную задачу. The inventive device allows to solve the problem.

Действительно, при затяжке резьбовых соединений ниппеля 4 и муфты 3 последние входят в контакт с противоположными концами внутренней трубы 1, создавая предварительное напряжение сжатия. Тем самым, внутренняя труба 1 принимает участие в восприятии внешних нагрузок (нагрузки изгиба, кручения и т. д. ) и, следовательно, сама не является только дополнительной нагрузкой для бурильной колонны. Таким образом. происходит увеличение прочности, соответственно и надежности колонны. Indeed, when tightening the threaded connections of the nipple 4 and the coupling 3, the latter come into contact with the opposite ends of the inner pipe 1, creating a preliminary compression stress. Thus, the inner pipe 1 takes part in the perception of external loads (bending, torsion, etc.) and, therefore, is not only an additional load for the drill string. Thus. there is an increase in strength, respectively, and the reliability of the column.

При свинчивании двойных труб в колонну внутренний цилиндрический выступ 10 муфты 3 входит в контакт с торцом 11 резьбового конуса ниппеля 4 другой бурильной трубы. В данном случае, происходит "торцевая" герметизация внутренних труб без дополнительных уплотнений, что позволяет улучшить условия герметизации при более высоких перепадах давления. На контакте: "свободный цилиндрический выступ 9 - торец 11 резьбового конуса ниппеля 4" создается предварительное напряжение сжатия за счет осевых сил затяжки резьбового соединения деталей замка, устанавливаемых в зависимости от заданного значения перепада давления. When screwing double pipes into the string, the inner cylindrical protrusion 10 of the sleeve 3 comes into contact with the end face 11 of the threaded cone of the nipple 4 of the other drill pipe. In this case, “end” sealing of the inner pipes occurs without additional seals, which improves the sealing conditions at higher pressure drops. On the contact: "free cylindrical protrusion 9 - end 11 of the threaded cone of the nipple 4" creates a preliminary compression stress due to the axial tightening forces of the threaded connection of the parts of the lock, installed depending on the set value of the differential pressure.

Следовательно, заявляемая бурильная колонна обеспечивает повышение надежности путем улучшения герметизации и увеличения прочности. Therefore, the inventive drill string provides increased reliability by improving sealing and increasing strength.

Устройство работает следующим образом
После спуска двойной бурильной колонны в скважину в межтрубное пространство 15 нагнетается промывочная жидкость под давлением, которая поступает на забой к породоразрушающему инструменту (не показан), и увлекает вверх по центральному каналу двойной колонны образующийся при бурении керн и шлам.The device operates as follows
After the double drill string is lowered into the borehole, flushing fluid under pressure is injected into the annulus 15, which enters the face to the rock cutting tool (not shown), and entrains core and cuttings formed during drilling up the central channel of the double string.

В случае применения аналогичных двойных насосно-компрессорных труб для чистки нефтяных скважин промывочная жидкость поступает по межтрубному пространству колонны к струйному аппарату, из которого, истекая с большой скоростью. разрушает песчаную пробку, превращая в пульпу, и по центральному каналу колонны двойных труб доставляет ее на поверхность. In the case of using similar double tubing for cleaning oil wells, flushing fluid flows through the annulus of the column to the jet apparatus, from which, flowing out at high speed. destroys the sand cork, turning it into pulp, and delivers it to the surface through the central channel of the double pipe string.

Благодаря предложенному техническому решению давление нагнетаемой промывочной жидкости может достигать предельно возможных значений, ограничиваемых прочностью материала самих труб, что особенно важно для работы в глубоких скважинах. Thanks to the proposed technical solution, the pressure of the injected flushing fluid can reach the maximum possible values, limited by the strength of the material of the pipes themselves, which is especially important for working in deep wells.

Claims

Double drill string, including double drill pipes, each of which contains concentrically located inner and outer pipes, the ends of which are fixedly connected to the nipple and sleeve, means for connecting the inner and outer pipes to each other, sealing units and centralizers, characterized in that on the end surface the nipple from the side opposite to its thread, a bore is made forming an inner cylindrical protrusion, with the possibility of its contact with the end of the inner pipe, in the coupling from opposite ends on the other side, bores are made, forming inner cylindrical protrusions, with the possibility of contacting one of them with the end of the inner pipe, and the other on the thread of the coupling with the end of the threaded cone of the nipple of the other double drill pipe when screwing the double pipes into the string, while in the body of the nipple and couplings are made through longitudinal channels.