RU2630327C1

RU2630327C1 - Method for connection and disconnection of pipes for bituminous oil extraction and device for laser welding and cutting when implementing method

Info

Publication number: RU2630327C1
Application number: RU2016131154A
Authority: RU
Inventors: Наиль Ульфатович Маганов; Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Рашит Равилович Аухадеев; Сергей Геннадьевич Захаров; Михаил Викторович Швецов; Фарит Фоатович Ахмадишин; Рауф Нухович Рахманов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2017-09-07

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: method for connecting and disconnecting pipes for bituminous oil extraction involves lowering pipes into well with laser welding junction and lifting pipes with laser cutting per one turn around the junction. At that, the utilised pipes are made of low-carbon steel. The upper edge of pipes is equipped with annular limiters which enable such laser welding and cutting that laser welding and cutting beam is at the pipes joint when rotating around welded or cut pipes when applying to wellhead equipment. When lowering the first pipe to be connected into the well, the pipe is secured by wellhead equipment to prevent axial displacement and turning and the annular limiter prevents it against leaving well. The second pipe is joined end to end to the first pipe. After that, the joint area is covered with laser welding device focusing on the limiter of the first pipe, with the possibility of rotation at a rate that allows high quality and air-tight welding of pipes to be joined. When the laser welding device is rotated for the first time, the joint location is checked. When it is rotated for the second time, the pipes joint is welded by laser followed by welded seam quality control. The pipes are lowered and the second pipe is fixed due to its annular limiter in the wellhead equipment. The pipes welding process is repeated until all welded pipes are lowered in the well. When pipes are removed from the well, the pipe closest to the edge is removed, and the second one is fixed by wellhead equipment to prevent axial displacement and turning and the annular limiter prevents it against leaving well. After that, the joint area is covered with laser cutting device focusing on the limiter of the second pipe, with the possibility of rotation at a rate that enables high quality cutting of the pipes to be joined. The laser cuts the pipes, when the laser cutting device is rotating. The first pipe is sent to the pipe racks, and the second pipe is removed from the well. The next pipe is secured in the wellhead equipment. The pipe cutting process repeats until the required number of pipes is extracted from the well.

EFFECT: increased reliability of the pipe string when injecting heat carrier.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для соединения труб, применяемых при строительстве скважин, используемых для добычи битуминозной нефти.The invention relates to the oil industry and may find application for connecting pipes used in the construction of wells used for the production of bituminous oil.

Известен способ разработки нефтяного месторождения (патент RU №2433254, МПК Е21В 43/24, опубл. в Бюл. №31 от 21.04.2010 г.), включающий бурение наклонно горизонтальных скважин, спуск и крепление обсадных труб, спуск эксплуатационных колонн. Трубы при спуске в скважину соединяют между собой резьбовыми соединениями. Добычу битуминозной нефти ведут тепловыми методами - закачкой в пласт по колонне труб высокотемпературного пара.A known method of developing an oil field (patent RU No. 2433254, IPC ЕВВ 43/24, published in Bull. No. 31 dated 04/21/2010), including drilling of inclined horizontal wells, running and fixing casing pipes, running wells casing. Pipes during descent into the well are interconnected by threaded connections. The extraction of bituminous oil is carried out by thermal methods - injection into the reservoir through a string of high-temperature steam pipes.

Недостатки способа: применяемые трубы имеют высокую стоимость, необоснованно высокий запас прочности для таких неглубоких скважин, а при знакопеременных нагрузках на резьбовые соединения труб, возникающие от изменений температуры пара, резьбовые соединения теряют герметичность.The disadvantages of the method: the used pipes have a high cost, unreasonably high margin of safety for such shallow wells, and with alternating loads on the threaded pipe joints arising from changes in steam temperature, the threaded joints lose their tightness.

Известен также способ бурения скважин (патент RU №2147664, МПК Е21В 7/00, 17/04, В23К 26/00, опубл. в Бюл. №11 от 20.04.2000 г.), включающий последовательное соединение бурильных труб при их спуске в скважину лазерной сваркой и последовательное разъединение их лазерной резкой при подъеме, причем лазерная головка нацелена на свариваемый стык труб и не перемещается, а бурильная труба совершает один оборот вокруг собственной оси.There is also known a method of drilling wells (patent RU No. 2147664, IPC EV 21/00, 17/04, V23K 26/00, published in Bull. No. 11 of 04/20/2000), including the serial connection of drill pipes when they run in well by laser welding and sequentially cutting them off by laser cutting when lifting, and the laser head is aimed at the welded pipe joint and does not move, and the drill pipe makes one revolution around its own axis.

Недостатки способа: при бурении скважины буровая установка подвергается сильным вибрациям, а буровая колонна - значительным продольным и радиальным колебаниям; это усложняет копирование лазерным лучом траектории свариваемого стыка труб и делает не возможной сварку без остановки бурения. Для резки труб лазером также не существует оборудования и инструментов. Кроме того, известные буровые установки, технология бурения скважин, оборудование и инструменты не позволяют производить лазерную сварку (резку) труб над устьем скважины, а проектирование новых технологий бурения, буровых установок, оборудования и инструментов требует больших затрат средств и времени. Нет также оборудования для контроля качества сварного стыка труб в процессе бурения скважины.The disadvantages of the method: when drilling a well, the drilling rig is subjected to strong vibrations, and the drill string - significant longitudinal and radial vibrations; this complicates the laser beam copying of the trajectory of the welded pipe joint and makes it impossible to weld without stopping drilling. Laser cutting of pipes also does not exist equipment and tools. In addition, well-known drilling rigs, well drilling technology, equipment and tools do not allow laser welding (cutting) of pipes above the wellhead, and the design of new drilling technologies, drilling rigs, equipment and tools requires a lot of time and money. There is also no equipment to control the quality of the welded joint of pipes in the process of drilling a well.

Известен модуль лазерно-дуговой для орбитальной сварки неповоротных кольцевых стыков труб (патент RU №2548842, МПК В23К 28/02, 26/30, 101/10, опубл. в Бюл. №11 от 20.04.2015 г.), содержащий направляющий пояс, подвижную орбитальную каретку, установленную на направляющем поясе с возможностью перемещения вдоль направляющего пояса. На каретке установлены датчик слежения за стыком, механизм подачи проволоки и манипулятор. На поперечную направляющую установлены лазерная головка, дуговая сварочная горелка, камера видеонаблюдения и контроллер.A known laser-arc module for orbital welding of fixed ring pipe joints (patent RU No. 2548842, IPC V23K 28/02, 26/30, 101/10, published in Bull. No. 11 of 04/20/2015), containing a guide belt , a movable orbital carriage mounted on the guide belt with the possibility of movement along the guide belt. A joint tracking sensor, a wire feed mechanism and a manipulator are installed on the carriage. A laser head, an arc welding torch, a surveillance camera and a controller are installed on the transverse guide.

Недостатком устройства является то, что модуль лазерно-дуговой на каждый свариваемый стык труб необходимо настраивать индивидуально. В условиях буровой установки это занимает много времени, удорожает строительство скважин и снижает производительность труда.The disadvantage of this device is that the laser-arc module for each welded pipe joint must be individually configured. In a rig, this takes a lot of time, increases the cost of well construction and reduces labor productivity.

Известен также орбитальный держатель устройства стыковой сварки труб (патент RU №2441738, МПК В23К 37/053, 37/02, опубл. 10.02.2012), содержащий одну сварочную тележку, на которой установлены сварочные головка и горелка. Орбитальный держатель содержит два элемента в виде кольцевых сегментов, окружающих свариваемые трубы и выполненных с возможностью соединения друг с другом в процессе их сварки и размыкания, при этом держатель выполнен с возможностью поступательного перемещения вдоль формируемого трубопровода и с возможностью перемещения и позиционирования сварочного устройства вдоль плоскости стыка между свариваемыми трубами.Also known is the orbital holder for butt welding of pipes (patent RU No. 2441738, IPC V23K 37/053, 37/02, publ. 02/10/2012), containing one welding trolley on which a welding head and torch are mounted. The orbital holder contains two elements in the form of annular segments surrounding the pipes being welded and made with the possibility of connection with each other during their welding and opening, while the holder is made with the possibility of translational movement along the formed pipe and with the possibility of moving and positioning the welding device along the joint plane between the welded pipes.

Недостатком устройства является то, что орбитальный держатель необходимо на каждый свариваемый стык настраивать индивидуально. В условиях буровой установки это занимает много времени, удорожает строительство скважины и снижает производительность труда.The disadvantage of this device is that the orbital holder must be individually configured for each joint to be welded. In a rig, this takes a lot of time, increases the cost of well construction and reduces labor productivity.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение производительности труда при строительстве скважины, сокращение затрат вследствие применения более дешевых труб и повышение надежности работы колонн труб при закачке теплоносителя за счет замены резьбового соединения труб сварным.The technical objectives of the invention are to increase labor productivity during well construction, reduce costs due to the use of cheaper pipes and increase the reliability of pipe columns when pumping coolant by replacing a threaded pipe joint with a welded one.

Поставленные технические задачи решаются описываемым способом, включающим спуск труб в скважину с соединением лазерной сваркой и подъем труб разъединением лазерной резкой за один оборот вокруг места соединения.The stated technical problems are solved by the described method, including the descent of pipes into the well with a laser welding connection and the lifting of pipes by laser cutting by one revolution around the junction.

Новым является то, что применяют трубы из низкоуглеродистой стали, оснащенные по верхнему краю кольцевыми упорами, позволяющими при взаимодействии с устьевым оборудованием взаимодействовать лазерной сваркой и резкой так, чтобы луч лазера сварки или резки располагался в зоне стыка труб при вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб, причем при спуске в скважину первую стыкуемую трубу фиксируют устьевым оборудованием от осевого перемещения и поворота, ограничивая вылет из скважины ее кольцевым упором, а вторую трубу стыкуют торец в торец с первой трубой, после чего область стыка охватывают устройством лазерной сварки, ориентируясь на упор первой трубы, с возможностью вращения со скоростью, позволяющей качественно и герметично сварить стыкуемые трубы, при первом вращении устройства лазерной сварки производят контроль расположения стыка, а при втором сваривают лазером стык труб, после чего производят обследование качества сварного шва, трубы спускают и вторую трубу фиксируют благодаря ее кольцевому упору в устьевом оборудовании, далее процесс сварки труб повторяют до спуска всех свариваемых труб в скважину, при извлечении из скважины труб первую с края трубу извлекают, а вторую фиксируют устьевым оборудованием от осевого перемещения и поворота, ограничивая вылет из скважины ее кольцевым упором, после чего область стыка охватывают устройством лазерной резки, ориентируясь на упор второй трубы, с возможностью вращения со скоростью, позволяющей качественно разрезать стыкуемые трубы, при вращении устройства лазерной резки отсоединяют лазером трубы, после чего первую трубу отправляют на стеллажи для труб, а вторую извлекают из скважины, фиксируя следующую трубу в устьевом оборудовании, далее процесс резки труб повторяют до извлечения необходимого количества труб из скважины.What is new is that low-carbon steel pipes are used, equipped with annular stops on the upper edge, which, when interacting with wellhead equipment, can interact with laser welding and cutting so that the laser beam of the welding or cutting is located in the joint zone of the pipes when rotating around welded or cut pipes, moreover, when descending into the well, the first abutting pipe is fixed by the wellhead equipment from axial movement and rotation, limiting the outflow from the well by its annular stop, and the end pipe is joined by the end at the end with the first pipe, after which the joint area is covered by a laser welding device, focusing on the emphasis of the first pipe, with the possibility of rotation at a speed that allows weldable pipes to be qualitatively and hermetically sealed, the joint location is checked during the first rotation of the laser welding device, and the second is welded laser joint of the pipes, after which the quality of the weld is examined, the pipes are lowered and the second pipe is fixed due to its annular stop in the wellhead equipment, then the pipe welding process is repeated They are removed before all welded pipes are lowered into the well, when removing pipes from the well, the first pipe is removed from the edge, and the second is fixed with wellhead equipment from axial movement and rotation, limiting the outflow from the well with its ring stop, after which the joint area is covered by a laser cutting device, focusing on the stop of the second pipe, with the possibility of rotation at a speed that allows qualitatively cutting the joined pipes, when the laser cutting device is rotated, the pipes are disconnected by the laser, after which the first pipe is sent to the racks for I pipe, and the second is removed from the well, fixing the next pipe in the wellhead equipment, then the pipe cutting process is repeated until the required number of pipes is removed from the well.

Технические задачи решаются устройством для лазерной стыковой сварки и резки труб, включающим орбитальный держатель стыковой сварки и резки, содержащий по меньшей мере одну тележку, на которой установлена по меньшей мере одна сварочная или режущая головка, причем орбитальный держатель выполнен сборным, содержащим кольцевой сегмент, на концах которого установлены с возможностью поворота подвижные рычаги, выполненные с возможностью охвата свариваемых труб в месте стыков, тележка также оснащена двигателем и роликами, позволяющими вращаться тележке вокруг свариваемых труб.Technical problems are solved by a device for laser butt welding and pipe cutting, including an orbital holder for butt welding and cutting, containing at least one trolley on which at least one welding or cutting head is mounted, and the orbital holder is prefabricated, containing an annular segment, on the ends of which are mounted with the possibility of rotation of the movable levers made with the possibility of coverage of the welded pipes at the joints, the trolley is also equipped with an engine and rollers, allowing rotation sya trolley around the welded pipe.

Новым является и то, что свариваемые трубы предварительно оснащены кольцевым упором, позволяющим при взаимодействии с устьевым оборудованием взаимодействовать с устройством сварки и резки так, чтобы луч лазера головки располагался в зоне стыка труб при вращении тележки вокруг свариваемых или разрезаемых труб, торцы роликов тележки выполнены с возможностью взаимодействия с торцом кольцевого упора трубы, тележка зафиксирована на держателе, выполненном с возможностью вращения вокруг свариваемых труб, а концы рычагов держателя снабжены роликами, которые, как и ролики тележки, выполнены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью свариваемых труб, при этом держатель снабжен устройством видеоконтроля, технологически соединенным с блоком контроля и управления для точного контроля расположения стыка при первом повороте вокруг труб и регулирования положения головки для точного направления луча лазера при сварке во время второго поворота.It is also new that the pipes to be welded are pre-equipped with an annular stop, which, when interacting with wellhead equipment, can interact with the welding and cutting device so that the laser beam of the head is located in the joint zone of the pipes when the cart rotates around the pipes being welded or cut, the ends of the cart rollers are made with the possibility of interaction with the end face of the annular stop of the pipe, the trolley is fixed on a holder made with the possibility of rotation around the welded pipes, and the ends of the levers of the holder are provided rollers, which, like the cart rollers, are designed to interact with the outer surface of the pipes being welded, the holder being equipped with a video monitoring device technologically connected to a control and control unit for precise control of the joint location during the first rotation around the pipes and adjusting the position of the head for exact direction laser beam during welding during the second turn.

Новым является то, что держатель снабжен устройством контроля сварочного шва, технологически соединенным с блоком контроля и работающим после сварки труб при вращении держателя вокруг свариваемых труб.What is new is that the holder is equipped with a weld control device, technologically connected to the control unit and working after welding the pipes when the holder rotates around the pipes being welded.

На фиг. 1 приведена схема соединения и разъединения труб при их спуске в скважину с применением устройства для лазерной сварки и резки.In FIG. 1 shows a diagram of the connection and disconnection of pipes when they are lowered into the well using a device for laser welding and cutting.

На фиг. 2 - размещение устройства для лазерной сварки и резки в плане, сечение А-А по фиг. 1.In FIG. 2 - arrangement of a device for laser welding and cutting in plan, section AA in FIG. one.

Способ соединения и разъединения труб, например, для строительства наклонно горизонтальной скважины под углом к горизонту 45° осуществляют с применением специальной установки 1 (фиг. 1) с клиновым механизмом 2 на устье скважины 3 для периодической фиксации спускаемых труб 4 и с верхним приводом 5 с прикрепленным к нему внутренним герметичным захватом 6 для труб 4 с проходным каналом 7. Проходной канал 7 используют при промывке скважины. Для спуска в скважину 3 применяют низкоуглеродистые стальные трубы 4 расчетной прочности с кольцевыми упорами 8 на заданном расстоянии от одного из их торцов трубы 4. Упоры 8 можно образовать как при изготовлении труб 4 в заводских условиях, так и приваривая к ним специальные детали в цеховых условиях. Около скважины 3 на удобном и безопасном месте размещают на стеллаже (не показан) стальные трубы 4 таким образом, чтобы их упоры 8 находились с одной стороны (сверху), а также внешний грузоподъемный механизм с гидравлическим захватом для подачи их в рабочую зону буровой установки 1 (не показаны). К поворотному грузоподъемному механизму 9 под углом 45° к горизонту подвешивают устройство для лазерной сварки или резки труб 10 (далее устройство), выполненное в виде держателя 11 (фиг. 2) с приводными роликами 12, размещенными по периметру и связанными с ним с помощью шарниров 13, и приводными цилиндрами 14 рычагов 15 с роликами 16, размещенными по периметру. Верхние торцы всех роликов снабжены фасками 17 (для удобства ввода торца трубы в держатель 11 сверху), рабочие цилиндрические части - проточками 18, а их длина - не менее двух коротких расстояний от торца трубы до упора 8, равных диаметру трубы 4. Рабочие цилиндрические части роликов 12 и 16 могут быть облицованы неметаллическим материалом (например, пластмассой), который, деформируясь под нагрузкой при рабочем ходе устройства 10, может компенсировать разницу размеров свариваемых труб. На держателе 11 выполнена площадка 19 для размещения устройства 10, включающего оптико-фокусирующую лазерную систему 20, механизм 21 подачи присадочной проволоки в зону сварки, сопло 22 подачи защитного газа, систему 23 сдува брызг и механизм 24 вращения роликов 12. Эти системы 20 и механизмы 21, 22, 23 и 24 через транспортное волокно 25 лазера, электрические кабели 26, шланги 27 размещены внутри защитного кабель-канала 28 и соединены с соответствующим внешним оборудованием 29 (фиг. 1), размещенным в самоходных контейнерах 30 с регулируемым климатом на безопасном расстоянии от буровой установки 1. Устройство 10 снабжено разъемным быстросъемным механизмом укладки кабель-канала 31 и защитными экранами 32. Кабель-канал 28 предохраняет сигнальные кабели, шланги подачи защитного газа, шланги подачи воды и воздуха к устройству 10, транспортное волокно лазера от перегибов, перехлестов, механических повреждений, пыли, влаги, сварочных искр. Система управления устройством 10 обеспечивает управление и контроль над оборудованием, входящим в состав лазерной системы (лазер, держатель с устройством 10, блок контроля оптики, блок управления пневматикой, блок подачи проволоки и т.д.). Предусмотрена система дистанционного управления с ручным пультом.The method of connecting and disconnecting pipes, for example, for the construction of an inclined horizontal well at an angle of 45 ° to the horizon, is carried out using a special installation 1 (Fig. 1) with a wedge mechanism 2 at the wellhead 3 for periodically fixing the descent pipes 4 and with the top drive 5 s attached to it by an internal tight grip 6 for pipes 4 with a passage channel 7. The passage channel 7 is used when flushing the well. For lowering into the well 3, low-carbon steel pipes 4 of design strength with annular stops 8 are used at a predetermined distance from one of their pipe ends 4. The stops 8 can be formed both in the manufacture of pipes 4 in the factory and by welding special parts to them in the workshop . Near the well 3, in a convenient and safe place, steel pipes 4 are placed on a rack (not shown) so that their stops 8 are on one side (top), as well as an external lifting device with hydraulic gripper for feeding them into the working area of the drilling rig 1 (not shown). A device for laser welding or pipe cutting 10 (hereinafter referred to as a device) made in the form of a holder 11 (Fig. 2) with drive rollers 12 placed along the perimeter and connected with it by hinges is suspended from a rotary load-lifting mechanism 9 at an angle of 45 ° to the horizon 13, and drive cylinders 14 of the levers 15 with rollers 16 placed around the perimeter. The upper ends of all the rollers are equipped with chamfers 17 (for the convenience of introducing the pipe end into the holder 11 from above), the working cylindrical parts with grooves 18, and their length is at least two short distances from the pipe end to the stop 8, equal to the diameter of the pipe 4. Working cylindrical parts the rollers 12 and 16 can be lined with a non-metallic material (for example, plastic), which, deforming under load during the working stroke of the device 10, can compensate for the difference in size of the pipes being welded. A holder 19 is provided with a pad 19 for accommodating a device 10 including an optical focusing laser system 20, a filler wire supply mechanism 21 to the welding zone, a protective gas supply nozzle 22, a spray blowing system 23 and a roller rotation mechanism 24. These systems 20 and mechanisms 21, 22, 23 and 24 through the transport fiber 25 of the laser, electric cables 26, hoses 27 are placed inside the protective cable channel 28 and are connected to the corresponding external equipment 29 (Fig. 1), placed in self-propelled containers 30 with climate control for safe the distance from the rig 1. The device 10 is equipped with a detachable quick-release mechanism for laying the cable channel 31 and protective shields 32. The cable channel 28 protects the signal cables, protective gas hoses, water and air hoses to the device 10, the laser transport fiber from excesses, overlaps, mechanical damage, dust, moisture, welding sparks. The control system of device 10 provides control and monitoring of equipment included in the laser system (laser, holder with device 10, optical control unit, pneumatic control unit, wire feed unit, etc.). A remote control system with a hand-held remote control is provided.

Спуск труб 4 (фиг. 1) в скважину происходит следующим образом. Подают наклонно первую трубу 4 в рабочую зону установки 1 внешним грузоподъемным механизмом таким образом, чтобы нижний ее конец вошел в скважину 3, а верхний конец с кольцевым упором 8 соединяют через внутренний герметичный захват 6 с проходным каналом 7 с верхним ее приводом 5, отцепляют трубу 4 от грузоподъемного механизма, верхним приводом 5 спускают трубу 4 в скважину 3 и фиксируют ее на заданном расстоянии от устья скважины 3 благодаря упору 8 клиновым механизмом 2. Отсоединяют от трубы 4 верхний привод 5 и поворотным грузоподъемным механизмом 9 одевают на нее сбоку устройство 10 с разомкнутыми роликами 16 (фиг. 2) до взаимодействия с упором 8 трубы 4 нижних торцов приводных роликов 12. При этом оптико-фокусирующая лазерная система 20 и присадочная проволока с механизмом 21 подачи примерно нацелены на торец трубы 4. Внешним грузоподъемным механизмом подают следующую трубу 4 до совмещения ее нижнего торца с верхним торцом первой трубы внутри держателя 11 устройства 10 (фиг. 1), а другой конец соединяют с верхним приводом 5 буровой установки 1 и отцепляют трубу 4 от грузоподъемного механизма. Замыкают подвижные ролики 16 устройства 10 приводными цилиндрами 14 вокруг стыка труб 4. При этом ролики 12 и 16 устройства 10 охватывают, центруют и прижимают стык труб 4. Отцепляют устройство 10 от поворотного грузоподъемного механизма 9. Приводными роликами 12 вращают держатель 11 с устройством 10 вокруг стыка труб 4, сканируют его траекторию и вводят автоматически в программу блока контроля и управления (не показан) необходимые поправки. Сканирование, технологические режимы сварки и контроль качества сваренного стыка труб происходят в автоматическом режиме по разработанной компьютерной программе, подбираемой предварительно на испытательной базе. При этом кабель-канал 28 наматывается на механизм укладки 31. Включают рабочий процесс и обратным вращением с необходимыми расчетными параметрами по заданной программе производят лазерную сварку устройством 10 труб 4, одновременно контролируя качество шва. Качество сварного шва трубного стыка проверяют известными методами и приборами, например ультразвуковой контроль. Затем размыкают ролики 16 и верхним приводом 5 спускают трубы 4 в скважину 3 до упора 8 и фиксируют их на заданном расстоянии от устья 3 скважины клиновым механизмом 2, отсоединяют от трубы 4 верхний привод 5 и производят аналогичным способом дальнейшее наращивание и спуск труб 4 в скважину 3 до проектной глубины. Далее демонтируют устройство 10 и выполняют необходимые технологические операции, предусмотренные проектом строительства скважины 3.The descent of the pipes 4 (Fig. 1) into the well is as follows. The first pipe 4 is fed obliquely to the working area of the installation 1 by an external lifting mechanism so that its lower end enters the well 3, and the upper end with an annular stop 8 is connected through an internal tight grip 6 to the passage channel 7 with its upper drive 5, the pipe is unhooked 4 from the load-lifting mechanism, the top drive 5 lower the pipe 4 into the well 3 and fix it at a predetermined distance from the wellhead 3 due to the stop 8 by the wedge mechanism 2. Disconnect the top drive 5 and the rotary load-lifting mechanism from the pipe 4 9 put on it sideways a device 10 with open rollers 16 (Fig. 2) before interacting with the stop 8 of the pipe 4 of the lower ends of the drive rollers 12. In this case, the optical focusing laser system 20 and the filler wire with the feed mechanism 21 are approximately aimed at the end of the pipe 4. The following pipe 4 is fed by an external lifting mechanism until its lower end is aligned with the upper end of the first pipe inside the holder 11 of the device 10 (Fig. 1), and the other end is connected to the top drive 5 of the drilling rig 1 and the pipe 4 is disconnected from the lifting mechanism. The movable rollers 16 of the device 10 are closed by the drive cylinders 14 around the joint of the pipes 4. In this case, the rollers 12 and 16 of the device 10 grasp, center and press the joint of the pipes 4. The device 10 is unhooked from the rotary lifting mechanism 9. The holder 11 with the device 10 is rotated by the driving rollers 12 around the junction of the pipes 4, scan its path and automatically enter the necessary corrections into the program of the control and control unit (not shown). Scanning, technological modes of welding and quality control of the welded pipe joint occur in automatic mode according to the developed computer program, selected previously on a test basis. When this cable channel 28 is wound on the stacking mechanism 31. Turn on the workflow and reverse rotation with the necessary design parameters according to a given program produce laser welding device 10 pipes 4, while controlling the quality of the seam. The quality of the weld of the pipe joint is checked by known methods and devices, for example ultrasonic testing. Then the rollers 16 are opened and the upper drive 5 lowers the pipes 4 into the borehole 3 to the stop 8 and fixes them at a predetermined distance from the wellhead 3 by the wedge mechanism 2, disconnects the upper drive 5 from the pipe 4 and carries out further extension and lowering of the pipes 4 into the well in a similar way 3 to design depth. Next, they dismantle the device 10 and perform the necessary technological operations provided for by the well construction project 3.

При необходимости подъема труб 4 из скважины 3 к первой трубе 4 присоединяют через внутренний герметичный захват 6 верхний привод 5 буровой установки 1, размыкают ролики 16 устройства 10 и поднимают колонну труб 4 на максимально возможную высоту. Лазерную резку труб выполняют этим же оборудованием, предварительно отключив механизмы 21, 22 и 23, не участвующие при резке, с применением соответствующих режимов технологии резки. Замыкают ролики 16 устройства 10, двигаясь вокруг трубы 4, осуществляют ее резку за один оборот. Размыкают ролики 16, внешним грузоподъемным механизмом захватывают отрезанную трубу 4 и после ее освобождения от верхнего привода буровой установки укладывают на стеллаж и т.д.If it is necessary to lift the pipes 4 from the well 3, the upper drive 5 of the drilling rig 1 is connected to the first pipe 4 through an internal tight grip 6, the rollers 16 of the device 10 are opened, and the pipe string 4 is lifted to the maximum possible height. Laser cutting of pipes is performed by the same equipment, having previously disabled the mechanisms 21, 22 and 23 that are not involved in the cutting, using the appropriate cutting technology modes. Closing the rollers 16 of the device 10, moving around the pipe 4, carry out its cutting in one revolution. The rollers 16 are opened, the cut pipe 4 is captured by an external lifting mechanism, and after it is released from the top drive of the drilling rig, it is laid on a rack, etc.

При проектировании строительства скважин в проекты закладывают применение низкоуглеродистых без резьбовых труб с достаточным расчетным запасом прочности из стали 10, стали 20 и т.п. Эти трубы достаточно дешевые по сравнению с резьбовыми трубами. При лазерной сварке стыков спускаемых в скважину труб экономится время - сварку соединения труб диаметром 245 мм выполнили менее чем за одну минуту, а на подготовительные работы (центровку, зажим стыка труб) затратили менее 5 мин. Надежность и герметичность колонны труб при закачке пара многократно увеличиваются.When designing the construction of wells, the projects include the use of low-carbon without threaded pipes with a sufficient estimated margin of safety from steel 10, steel 20, etc. These pipes are quite cheap compared to threaded pipes. When laser welding the joints of pipes lowered into the well, time is saved - welding the pipe joints with a diameter of 245 mm was completed in less than one minute, and spent on preparatory work (centering, clamping the pipe joint) in less than 5 minutes. Reliability and tightness of the pipe string when injecting steam increase many times.

Предлагаемый способ соединения и разъединения труб для добычи битуминозной нефти и устройство для лазерной сварки и резки позволят повысить производительность труда вследствие быстрого соединения труб лазерной сваркой, сократить затраты за счет применения более дешевых труб и повысить надежность при эксплуатации с использованием в высоких температурах за счет высококачественной лазерной сварки.The proposed method of connecting and disconnecting pipes for the extraction of bituminous oil and a device for laser welding and cutting will increase labor productivity due to the quick connection of pipes by laser welding, reduce costs through the use of cheaper pipes and increase reliability during operation using at high temperatures due to high-quality laser welding.

Claims

1. A method of connecting and disconnecting pipes for the extraction of bituminous oil, including the descent of pipes into the well with a laser welding connection and the lifting of the pipes with laser cutting for one revolution around the connection point, characterized in that low-carbon steel pipes are used, equipped with annular upper edges stops, allowing, when interacting with wellhead equipment, to interact with laser welding and cutting so that the laser beam of welding or cutting is located in the joint zone of pipes when rotating around the welded and and cut pipes, and when lowering into the well, the first abutting pipe is fixed with wellhead equipment from axial movement and rotation, limiting the outflow from the well with its ring stop, and the second pipe is joined end-to-end with the first pipe, after which the joint area is covered by a laser welding device, oriented against the stop of the first pipe, with the possibility of rotation at a speed that allows high-quality and hermetic welding of joined pipes, during the first rotation of the laser welding device, they control the location of the joint, and at W the joint of the pipes is laser-welded with rum, after which the quality of the weld is examined, the pipes are lowered and the second pipe is fixed due to its annular stop in the well equipment, then the pipe welding process is repeated until all the pipes to be welded into the well, when the pipe is first removed from the pipe edge removed, and the second is fixed with wellhead equipment from axial displacement and rotation, limiting the outflow from the well with its annular focus, after which the joint area is covered by a laser cutting device, focusing on the second pipe, with the possibility of rotation at a speed that allows you to qualitatively cut the joined pipes, when the laser cutting device rotates, cut the pipes with a laser, after which the first pipe is sent to pipe racks and the second is removed from the well, fixing the next pipe in the wellhead equipment, then the cutting process pipes are repeated until the required number of pipes is removed from the well.

2. Device for laser butt welding and cutting of pipes, including an orbital holder for butt welding or cutting, containing at least one trolley on which at least one welding or cutting head is installed, and the orbital holder is prefabricated, containing an annular segment, at the ends which are mounted with the possibility of rotation of the movable levers, made with the possibility of coverage of the welded pipes at the joints, the trolley is also equipped with an engine and rollers, allowing the trolley to rotate around the weld of pipes, characterized in that the pipes to be welded are pre-equipped with an annular stop, which, when interacting with wellhead equipment, interacts with the welding and cutting device so that the laser beam of the head is located in the joint zone of the pipes when the cart rotates around the pipes being welded or cut, the ends of the cart rollers are made with the possibility of interaction with the end face of the annular pipe stop, the trolley is fixed on a holder made with the possibility of rotation around the pipes to be welded, and the ends of the levers of the holder equipped with rollers, which, like the cart rollers, are designed to interact with the outer surface of the pipes being welded, while the holder is equipped with a video monitoring device, technologically connected to the control and control unit, for precise control of the joint location during the first rotation around the pipes and adjustment of the head position for the exact direction of the laser beam during welding during the second turn.

3. A device for laser butt welding and pipe cutting according to claim 2, characterized in that the holder is equipped with a welding seam control device that is technologically connected to the control unit and works after welding the pipes when the holder rotates around the pipes being welded.