RU2354799C1 - Device for connection of drill pipes - Google Patents

Device for connection of drill pipes Download PDF

Info

Publication number
RU2354799C1
RU2354799C1 RU2008114849/03A RU2008114849A RU2354799C1 RU 2354799 C1 RU2354799 C1 RU 2354799C1 RU 2008114849/03 A RU2008114849/03 A RU 2008114849/03A RU 2008114849 A RU2008114849 A RU 2008114849A RU 2354799 C1 RU2354799 C1 RU 2354799C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protrusions
ratchet
drill pipes
thread
coupling
Prior art date
Application number
RU2008114849/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Черкасов (RU)
Владимир Иванович Черкасов
Владимир Александрович Ленченко (RU)
Владимир Александрович Ленченко
Алексей Евгеньевич Кравченко (RU)
Алексей Евгеньевич Кравченко
Юрий Николаевич Бей (RU)
Юрий Николаевич Бей
Владимир Юрьевич Бебенин (RU)
Владимир Юрьевич Бебенин
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОЗБТ")
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 Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОЗБТ") filed Critical Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОЗБТ")
Priority to RU2008114849/03A priority Critical patent/RU2354799C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2354799C1 publication Critical patent/RU2354799C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention is related to drill tool, namely, to devices for connection of drill pipes during rotary drilling of wells of different purpose. Mentioned result is achieved by the fact that device includes accessory in the form of lock nipple and coupling with thread, at the ends of which two ratchet semi-clutches are installed being rigidly connected to them, and their contact surfaces are arranged in the form of protrusions and their congruent cavities, for perception and transfer of torque moment simultaneously with threaded joint. Height of protrusions and cavities at every ratchet semi-clutch is defined from analytical expression: H=0.8 S / Z, where H is height of protrusion or cavity depth, S is thread pitch, Z is number of protrusions or cavities in every ratchet semi-clutch. Pitch of thread that joins lock nipples and coupling makes value that is equal to not more than j of its working part length. On internal surface of every ratchet semi-clutch there are through longitudinal grooves for installation of fixators in them, which are arranged in the form of L-shaped planks with springs, and width of planks is slightly less than width of through longitudinal grooves.
EFFECT: increased reliability with tight connection of drill pipes, and also prevention of their tightening against effect of considerable torsional forces that occur in process of well drilling.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для соединений бурильных труб при вращательном бурении скважин различного назначения, и может быть использовано для соединения других подобных элементов.The invention relates to the mining industry, and in particular to devices for connecting drill pipes during rotary drilling of wells for various purposes, and can be used to connect other similar elements.

Известно замковое соединение буровых шнеков, включающее буровую трубу, закрепленные на ее концах кольцевые полумуфты с наружным диаметром, равным диаметру бурильных труб, и с кулачковыми выступами на торцах взаимодействия и ответными впадинами, и расположенный в полости полумуфт хвостовик с фиксатором, в котором боковые грани кулачковых муфт и ответные им впадины, противолежашие рабочим граням кулачковых выступов и ответных впадин, выполнены с наклоном, а ширина вершин выступов меньше ширины их основания (RU №2017929, Кл. Е21В 17/046, опуб. 94.08.15).Known for the locking connection of drill augers, including a drill pipe, annular half-couplings fixed to its ends with an outer diameter equal to the diameter of the drill pipes, and with cam protrusions at the interaction ends and reciprocal depressions, and a shank with a lock located in the cavity of the coupling half, in which the lateral faces of the cam the couplings and their corresponding cavities, opposite to the working faces of the cam protrusions and reciprocal cavities, are made with an inclination, and the width of the peaks of the protrusions is less than the width of their base (RU No. 20177929, Cl. E21B 17/046, publ. 94.08.15).

Недостатками данного соединения бурильных труб являются недостаточная герметичность и возможная деформация кулачковых выступов в процессе эксплуатации, приводящие к потерям очистного агента при бурении глубоких скважин и к деформации кулачковых выступов и их заклиниванию между собой, что ухудшает условия бурения скважины и затрудняет разборку и сборку бурового става.The disadvantages of this connection of drill pipes are insufficient tightness and possible deformation of the cam protrusions during operation, leading to losses of the treatment agent when drilling deep wells and to the deformation of the cam protrusions and their jamming between themselves, which worsens the well drilling conditions and makes it difficult to disassemble and assemble the drill stand.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к изобретению является устройство для соединения бурильных труб, включающее приспособление в виде замковых ниппеля и муфты с резьбой на концах для соединения с бурильными трубами и между собой (А.с. RU №1758202, Кл. Е21В 17/02, 17/04).The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device for connecting drill pipes, including a device in the form of locking nipples and threaded couplings at the ends for connection with drill pipes and between each other (A.S. RU No. 17558202, Cl. ЕВВ 17 / 02, 17/04).

К недостаткам данной конструкции следует отнести значительную сложность конструкции, недостаточную надежность соединения труб при передаче больших осевых нагрузок и крутящих моментов, что приводит к деформации крепежных деталей, выпадению соединительных элементов и в итоге к разъединению колонны труб, а также недостаточную герметизацию колонны с вытекающими негативными последствиям при бурении скважин.The disadvantages of this design include the significant structural complexity, insufficient reliability of the pipe connection when transmitting large axial loads and torques, which leads to deformation of the fasteners, loss of the connecting elements and ultimately to the separation of the pipe string, as well as insufficient sealing of the column with the ensuing negative consequences when drilling wells.

Ожидаемым техническим эффектом от использования изобретения является повышение надежности при герметичном соединении бурильных труб, а также предотвращение затягивания их от воздействия значительных крутящих усилий, возникающих при бурении скважин.The expected technical effect of the use of the invention is to increase the reliability of the tight connection of drill pipes, as well as preventing them from being drawn in due to the significant torsional forces that arise when drilling wells.

Указанный технический эффект достигается тем, что в устройстве для соединения бурильных труб, включающем приспособление в виде замковых ниппеля и муфты с резьбой на концах для соединения с бурильными трубами и между собой, на концах замковых ниппеля и муфты, вступающих во взаимодействие друг с другом для передачи осевого усилия от буровой установки забойному инструменту, размещены жестко соединенные с ними две храповые полумуфты, контактирующие поверхности которых выполнены в виде выступов и конгруэнтных им впадин для восприятия и передачи крутящего момента одновременно с резьбовым соединением, а высота выступов и впадин на каждой храповой полумуфте определяется из аналитического выраженияThe specified technical effect is achieved by the fact that in the device for connecting drill pipes, including a device in the form of locking nipples and a threaded sleeve for connecting to the drill pipes and between each other, at the ends of the locking nipple and coupling interacting with each other for transmission axial force from the drilling rig to the downhole tool, two ratchet half-couplings are rigidly connected to them, the contacting surfaces of which are made in the form of protrusions and grooves congruent to them for perception and per cottages torque simultaneously with the screw connection, and the height of projections and depressions on each ratchet coupling half is determined from the analytic expression

Н=0.8 S/Z,H = 0.8 S / Z,

где Н - высота выступа или глубина впадины,where N is the height of the protrusion or the depth of the cavity,

S - шаг резьбы,S is the thread pitch

Z - количество выступов или впадин на каждой храповой полумуфте.Z is the number of protrusions or depressions on each ratchet coupling half.

А также тем, что шаг резьбы, соединяющей между собой замковые ниппель и муфту, составляет величину равную не более 1/4 длины ее рабочей части.And also by the fact that the pitch of the thread connecting the locking nipple and the coupling to each other is equal to no more than 1/4 of the length of its working part.

И тем. что на внутренней поверхности каждой храповой полумуфты имеются сквозные продольные пазы для размещения в них фиксаторов.And that. that on the inner surface of each ratchet coupling half there are through longitudinal grooves for placement of clamps in them.

И тем, что фиксаторы выполнены в виде Г-образных планок с пружинами. а ширина планок несколько меньше ширины сквозных продольных пазов.And the fact that the latches are made in the form of L-shaped bars with springs. and the width of the slats is slightly less than the width of the through longitudinal grooves.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство в рабочем положении и его сечение по А-А, на фиг.2 - храповая полумуфта в разрезе с видом по А и на фиг.3 - фиксатор с пластинчатой пружиной.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a device in working position and its cross section along A-A, Fig. 2 shows a ratchet coupling half in section with a view along A, and Fig. 3 shows a latch with a leaf spring.

Устройство для соединения бурильных труб состоит из замкового ниппеля 1 с резьбой 2, шаг которой составляет не более 1/4 длины ее рабочей части, для сочленения с аналогичной резьбой на трубах, резьбой замковой муфты 3 (на фиг.1 не показаны) для сочленения с бурильными трубами. Величина шага резьбы 2 замковых ниппеля и муфты, равная величине не более 1/4 длины рабочей части их резьбы, гарантирует достаточную высоту, а следовательно, и прочность выступов и впадин храповых полумуфт. На концах ниппеля 1 и муфты 3 со стороны резьбы 2 с шагом, равным не более 1/4 длины ее рабочей части, жестко смонтированы храповые полумуфты 4 и 5. В муфте 3 имеется проточка для размещения уплотнительного кольца 6, обеспечивающего герметичность соединения. Храповые полумуфты 5 и 4 (см. фиг.2) выполнены с выступами 7 и конгруэнтными им по форме впадинами 8, в рабочем положении контактирующими между собой. На внутренней поверхности храповые полумуфты имеют продольные пазы 9, в которых размещены фиксаторы 10, оснащенные пластинчатыми пружинами 11, закрепленными на них при помощи болтов 12. В рабочем положении устройства пазы 9 совмещены относительно друг друга и в них вставлены фиксаторы 10, препятствующие развороту труб при необходимости использования обратного номинальному вращения, а пластинчатые пружины 11 обеспечивают надежное крепление фиксаторов 10 в пазах 9 во время работы устройства и не создают трудностей при его сборке и разборке.A device for connecting drill pipes consists of a locking nipple 1 with a thread 2, the step of which is not more than 1/4 of the length of its working part, for articulation with a similar thread on the pipes, the thread of the locking sleeve 3 (not shown in Fig. 1) for articulation with drill pipes. The thread pitch of 2 locking nipples and couplings, equal to not more than 1/4 of the length of the working part of their thread, guarantees a sufficient height, and therefore the strength of the protrusions and depressions of the ratchet coupling halves. At the ends of the nipple 1 and the coupling 3 on the thread side 2 with a step equal to not more than 1/4 of the length of its working part, the ratchet coupling halves 4 and 5 are rigidly mounted. The coupling 3 has a groove for accommodating the sealing ring 6, which ensures the tightness of the connection. Ratchet coupling halves 5 and 4 (see figure 2) are made with protrusions 7 and cavities congruent to them in shape 8, in contact with each other in the working position. On the inner surface of the ratchet coupling halves have longitudinal grooves 9, in which the clamps 10 are located, equipped with leaf springs 11, fixed to them with bolts 12. In the working position of the device, the grooves 9 are aligned relative to each other and latches 10 are inserted into them, preventing the pipe from turning when the need to use the reverse nominal rotation, and the leaf springs 11 provide reliable fastening of the latches 10 in the grooves 9 during operation of the device and do not create difficulties when assembling and disassembling.

Ширина фиксаторов 10 несколько меньше ширины продольных пазов 9, что обеспечивает их свободное вхождение в продольные пазы 9 даже при некотором их несовмещении.The width of the latches 10 is slightly less than the width of the longitudinal grooves 9, which ensures their free entry into the longitudinal grooves 9 even with some non-alignment.

Высота выступов 7 и глубина впадин 8 равны, обозначаются (Н) и определяются из аналитического выраженияThe height of the protrusions 7 and the depth of the depressions 8 are equal, are designated (H) and are determined from the analytical expression

Н=0.8 S/Z,H = 0.8 S / Z,

где S - шаг резьбы 2,where S is the thread pitch 2,

Z - количество выступов 7 храповой полумуфты 5 или 4.Z is the number of projections 7 of the ratchet coupling half 5 or 4.

При такой высоте Н обеспечивается гарантированное соединение храповых муфт 5 и 4 в рабочее положение при свинчивании замковых ниппеля 1 с муфтой 3.At such a height H, a guaranteed connection of the ratchet couplings 5 and 4 to the working position is ensured when screwing the locking nipples 1 with the coupling 3.

Устройство для соединения бурильных труб собирается следующим образом. Изготавливаются замковые ниппель 1, муфта 3 с присоединительной резьбой 2 с шагом, равным не более 1/4 длины ее рабочей части, для соединения между собой и резьбой на трубах (не показаны) для соединения с бурильными трубами, храповые полумуфты 4 и 5, фиксаторы 10. На стыковочные концы ниппеля 1 и муфты 3 при полном их свинчивании надевают храповые полумуфты 4 и 5 и, установив их в рабочее положение, жестко закрепляют.A device for connecting drill pipes is assembled as follows. Lock nipples 1, couplings 3 with connecting threads 2 are made with a step equal to not more than 1/4 of the length of its working part, for connection between themselves and threads on pipes (not shown) for connection with drill pipes, ratchet coupling halves 4 and 5, clamps 10. The ratchet half-couplings 4 and 5 are put on the connecting ends of the nipple 1 and the coupling 3 when fully screwed up and, having set them in the working position, are rigidly fixed.

Устройство работает следующим образом. При полном свинчивании замковых ниппеля 1 с муфтой 3 нижний торец ниппеля 1 (см. фиг.1) упирается в уплотнительное кольцо 6, герметизируя резьбовое соединение, а выступы 7 верхней храповой полумуфты контактируют с вертикальными плоскостями впадин нижней храповой полумуфты при соблюдении во время изготовления храповых полумуфт аналитического выраженияThe device operates as follows. With a complete screwing of the locking nipple 1 with the coupling 3, the lower end of the nipple 1 (see Fig. 1) abuts against the sealing ring 6, sealing the threaded connection, and the protrusions 7 of the upper ratchet coupling half contact the vertical planes of the troughs of the lower ratchet coupling coupling while observing the ratchet coupling half analytical expression

Н=0.8 S/Z,H = 0.8 S / Z,

где S - шаг резьбы 2,where S is the thread pitch 2,

Z - количество выступов 7 храповой полумуфты 5 или 4.Z is the number of projections 7 of the ratchet coupling half 5 or 4.

Одновременно в контакт вступают торцы замковых ниппеля 1 и муфты 3, что обеспечивается конструктивными гарантированными зазорами при их изготовлении. Осевое усилие от бурового агрегата на забой скважины передается контактирующими торцами замковых ниппеля 1 и муфты 3, а крутящий момент - резьбой 2 с шагом, равным не более 1/4 длины ее рабочей части, и храповыми полумуфтами 4 и 5. Фиксаторы 10 с пластинчатыми пружинами 11 обеспечат наружное крепление элементов устройства как при работе в обычном режиме, так и при работе с вращением бурового снаряда, противоположным рабочему. Контактирующие выступы верхней храповой полумуфты с плоскостями впадин нижней храповой полумуфты не дают возможность резьбе с большим шагом затягиваться, что обеспечивает их свободное и легкое развинчивание при разборке бурового снаряда.At the same time, the ends of the locking nipple 1 and the coupling 3 come into contact, which is ensured by the constructive guaranteed gaps in their manufacture. The axial force from the drilling unit to the bottom of the well is transmitted by the contacting ends of the locking nipple 1 and coupling 3, and the torque is transmitted by thread 2 with a step equal to not more than 1/4 of the length of its working part, and ratchet half-couplings 4 and 5. Latches 10 with leaf springs 11 will provide external fastening of the device elements both during normal operation and when working with the rotation of the drill, the opposite of the worker. The contacting protrusions of the upper ratchet half-coupling with the planes of the depressions of the lower ratchet half-coupling do not allow the thread to tighten with a large step, which ensures their free and easy unscrewing when disassembling the drill.

Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства для соединения бурильных труб обладает следующими преимуществами перед известными:Thus, the proposed technical solution of the device for connecting drill pipes has the following advantages over the known:

1. Обеспечивает надежное соединение бурильных труб в колонну.1. Provides reliable connection of drill pipes to the string.

2. Обеспечивает герметичность соединения.2. Provides tight connection.

3. Исключает затягивание резьбовых соединений даже при значительных крутящих моментах на забойный инструмент.3. Excludes tightening of threaded joints even with significant torques on the downhole tool.

4. Значительно сокращает затраты времени на спускоподьемные операции бурильной колонны за счет сокращения времени свинчивания-развинчивания труб.4. Significantly reduces the time spent on hoisting operations of the drill string by reducing the time of making-up and unscrewing pipes.

Claims (4)

1. Устройство для соединения бурильных труб, включающее приспособление в виде замковых ниппеля и муфты с резьбой на концах для соединения с бурильными трубами и между собой, отличающееся тем, что на концах замковых ниппеля и муфты, вступающих во взаимодействие друг с другом для передачи осевого усилия от буровой установки забойному инструменту, размещены жестко соединенные с ними две храповые полумуфты, контактирующие поверхности которых выполнены в виде выступов и конгруэнтных им впадин, для восприятия и передачи крутящего момента одновременно с резьбовым соединением, а высота выступов и впадин на каждой храповой полумуфте определяется из аналитического выражения
Н=0,8 S/Z,
где Н - высота выступа или глубина впадины;
S - шаг резьбы;
Z - количество выступов или впадин на каждой храповой полумуфте.
1. A device for connecting drill pipes, including a device in the form of locking nipples and couplings with threads at the ends for connecting with drill pipes and with each other, characterized in that at the ends of the locking nipples and couplings interacting with each other to transmit axial force from the drilling rig to the downhole tool, two ratchet half-couplings are rigidly connected to them, the contacting surfaces of which are made in the form of protrusions and grooves congruent to them, for the perception and transmission of torque one temporarily with a threaded connection, and the height of the protrusions and depressions on each ratchet coupling half is determined from the analytical expression
H = 0.8 S / Z,
where H is the height of the protrusion or the depth of the cavity;
S is the thread pitch;
Z is the number of protrusions or depressions on each ratchet coupling half.
2. Устройство для соединения бурильных труб по п.1, отличающееся тем, что шаг резьбы, соединяющей между собой замковые ниппель и муфту, составляет величину, равную не более 1/4 длины ее рабочей части.2. The device for connecting drill pipes according to claim 1, characterized in that the pitch of the thread connecting the locking nipple and the coupling to each other is equal to not more than 1/4 of the length of its working part. 3. Устройство для соединения бурильных труб по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности каждой храповой полумуфты имеются сквозные продольные пазы для размещения в них фиксаторов.3. The device for connecting drill pipes according to claim 1, characterized in that on the inner surface of each ratchet coupling half there are through longitudinal grooves for placement of clamps in them. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены в виде Г-образных планок с пружинами, а ширина планок несколько меньше ширины сквозных продольных пазов. 4. The device according to claim 2, characterized in that the latches are made in the form of L-shaped strips with springs, and the width of the strips is slightly less than the width of the through longitudinal grooves.
RU2008114849/03A 2008-04-18 2008-04-18 Device for connection of drill pipes RU2354799C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114849/03A RU2354799C1 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Device for connection of drill pipes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114849/03A RU2354799C1 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Device for connection of drill pipes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2354799C1 true RU2354799C1 (en) 2009-05-10

Family

ID=41019996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008114849/03A RU2354799C1 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Device for connection of drill pipes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2354799C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667365C1 (en) * 2014-12-30 2018-09-19 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Connector for transmission of rotational moment, systems, devices and methods
RU189974U1 (en) * 2017-10-18 2019-06-13 Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" Cam-resistant connection of auger drill string

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667365C1 (en) * 2014-12-30 2018-09-19 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Connector for transmission of rotational moment, systems, devices and methods
US10619426B2 (en) 2014-12-30 2020-04-14 Halliburton Energy Services, Inc. Torque connector systems, apparatus, and methods
RU189974U1 (en) * 2017-10-18 2019-06-13 Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" Cam-resistant connection of auger drill string

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7434848B2 (en) Threaded tubular connection having interlocking tubular end structures
US6860525B2 (en) Breech lock connector for a subsea riser
AU761378B2 (en) Threaded pipe connection
US8474879B2 (en) Non threaded drill pipe connection
US6047997A (en) Threaded connection with radiused surfaces
EP0897504B1 (en) Threaded tool joint with dual mating shoulders
US3754609A (en) Drill string torque transmission sleeve
US20170268298A1 (en) Interlock pipe connection
CA2719492C (en) Improved tubing section coupling
US20150323109A1 (en) Drill Pipe Connector and Method
AU2012211376B2 (en) Isolated shearing mechanism for downhole tools
NO327967B1 (en) Locking arrangement for a threaded connection and procedure when using the same
EA027230B1 (en) Tapered spline connection for drill pipe, casing and tubing
US20160376851A1 (en) Device For The Connection of Rods For A Downhole Pumping Apparatus
WO2010078366A2 (en) Marine drilling riser connector with removable shear elements
US9677346B2 (en) Tubular connection with helically extending torque shoulder
US20060267342A1 (en) Tubular connection and method
EP0149612A1 (en) Tubular connection with cylindrical and tapered stepped threads.
EP2893120B1 (en) A joint element, a casing stream comprising such a joint element and a method for compensating for forces due to thermal effects in a casing string
RU2354799C1 (en) Device for connection of drill pipes
RU175172U1 (en) LOCK FOR DRILL PIPE JOINT
EA200100048A1 (en) TOOL FOR CONNECTING DRILLING RODS
CA3096724C (en) Lobular connection for tubulars
RU2224870C1 (en) Lock connection of hollow boring flights

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140419