RU2646280C2 - Detachable adapter - Google Patents

Detachable adapter Download PDF

Info

Publication number
RU2646280C2
RU2646280C2 RU2016147335A RU2016147335A RU2646280C2 RU 2646280 C2 RU2646280 C2 RU 2646280C2 RU 2016147335 A RU2016147335 A RU 2016147335A RU 2016147335 A RU2016147335 A RU 2016147335A RU 2646280 C2 RU2646280 C2 RU 2646280C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adapter
thread
threaded connection
torque
tightening
Prior art date
Application number
RU2016147335A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016147335A (en
Inventor
Леонид Артемьевич Лачинян
Александр Константинович Медведев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования"
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 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" filed Critical Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования"
Priority to RU2016147335A priority Critical patent/RU2646280C2/en
Publication of RU2016147335A publication Critical patent/RU2016147335A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2646280C2 publication Critical patent/RU2646280C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042Threaded
    • E21B17/0423Threaded with plural threaded sections, e.g. with two-step threads
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/06Releasing-joints, e.g. safety joints

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: detachable adapter comprises a nipple and a coupling connected to each other by a two-thread cylindrical thread of a large pitch. The average thread diameter is determined by expression Dcp=|(D2+d2-2h2)/2|0.5. Torque moments of connection tightening meet the conditions Twa=Tus and Tua>Tus, where D and d are outer and inner diameters of the adapter; h is the height of the thread profile; Twa - working torque of adapter threaded connection; Tus - ultimate tightening torque of the drill string threaded connections (σzy); Tua - ultimate tightening torque of adapter threaded connection (σzy); σz - tightening tension in dangerous section of the threaded connection; σy - yield strength of the threaded joint material.
EFFECT: providing strength, tightness, and high reliability when drilling and disconnecting the drill string from stuck core tool or bit.
2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отсоединения колонны бурильных труб от прихваченного в скважине колонкового снаряда или бурового долота при глубоком нефтяном и геологоразведочном бурении, преимущественно с применением комплекса инструмента со съемным керноприемником (ССК).The invention relates to devices designed to disconnect a drill pipe string from a core bit or drill bit stuck in a well during deep oil and exploration drilling, mainly using a tool complex with a removable core receiver (CCK).

Эти устройства, называемые отсоединительными переходниками (далее переходник), по принципу действия делятся на следующие группы: свободно отвинчивающиеся; с легко разрушающимся слабым звеном; гидравлические; комбинированные и универсальные /2/. В большинстве своем они имеют сложную конструкцию и поэтому не вписываются в весьма малое сечение применяемых с ССК тонкостенных бурильных труб.These devices, called disconnect adapters (hereinafter referred to as the adapter), are divided into the following groups according to the principle of action: freely unscrewed; with easily collapsing weak link; hydraulic; combined and universal / 2 /. For the most part, they have a complex structure and therefore do not fit into a very small section of thin-walled drill pipes used with SSC.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является широко распространенный свободно отвинчивающийся отсоединительный переходник, содержащий ниппель и муфту, соединенные двухзаходной цилиндрической резьбой крупного шага, и бронзовое кольцо, установленное в упорном стыке соединения /1, 2/. Совокупностью признаков аналога, совпадающих с совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения, являются: ниппель и муфта, соединенные двухзаходной резьбой крупного шага.The closest analogue adopted for the prototype of the present invention is a widespread freely unscrewable detachable adapter containing a nipple and a coupling connected by a double-thread cylindrical thread of a large pitch, and a bronze ring mounted in the thrust joint of the connection / 1, 2 /. The set of features of the analogue, which coincides with the set of essential features of the invention, are: a nipple and a coupling connected by a double-thread of large pitch.

Конструкция прототипа имеет следующие недостатки.The prototype design has the following disadvantages.

1. Резьбовое соединение переходника уступает по прочности резьбовому соединению бурильной колонны, что вызвано неравнопрочностью опасных сечений ниппеля и муфты.1. The threaded connection of the adapter is inferior in strength to the threaded connection of the drill string, which is caused by the uneven strength of the dangerous sections of the nipple and the coupling.

Расчеты конструкции прототипа, например, с наружным диаметром 146 мм, представленной на странице 11 в работе /1/, показали, что площади опасных сечений ниппеля и муфты соответственно составляют 3438 и 7475 мм2, т.е. у ниппеля в 2,2 раза меньше, чем у муфты. В то же время площадь опасного сечения ниппеля приварного замка ЗП-140-57 (ГОСТ 27834) бурильных труб ПВ 102x8 (ГОСТ Р 50278), составляющих бурильную колонну, в составе которой работает переходник, равен 5776 мм2, что на 68% больше, чем в опасном сечении ниппеля переходника. Это обусловлено тем, что средний диаметр резьбы переходника принят без учета фактора равнопрочности составляющих их деталей - ниппеля и муфты. При совместном действии повышенных крутящих моментов и растягивающих сил в процессе попыток освобождения колонны от прихваченного бурового снаряда это обстоятельство соответственно повышает риск обрыва переходника по опасному сечению ниппеля, а следовательно, вероятность невыполнения основной функции переходника - отсоединение бурильной колонны.Design calculations of the prototype, for example, with an outer diameter of 146 mm, presented on page 11 in / 1 /, showed that the areas of dangerous sections of the nipple and the coupling, respectively, are 3438 and 7475 mm 2 , i.e. the nipple is 2.2 times smaller than the coupling. At the same time, the area of the dangerous section of the nipple of the weld-lock ZP-140-57 (GOST 27834) of the drill pipes PV 102x8 (GOST R 50278), which make up the drill string, which includes the adapter, is 5776 mm 2 , which is 68% more than in the dangerous section of the adapter nipple. This is due to the fact that the average diameter of the adapter thread is adopted without taking into account the equal strength factor of their component parts - the nipple and the coupling. With the combined action of increased torques and tensile forces in the process of trying to free the drill string from the stuck drill, this circumstance accordingly increases the risk of adapter breakage along the dangerous section of the nipple, and therefore, the probability of failure of the main function of the adapter is to disconnect the drill string.

2. Применение кольца из цветного металла с целью уменьшения коэффициента трения в упорном стыке соединения переходника ограничивает создание надлежащего предварительного момента затяжки резьбового соединения, что снижает его сопротивление усталости и герметичность /6/, так как предел текучести цветного металла (например, бронзы), из которого выполнено кольцо, в несколько раз меньше, чем у стали. Кроме того, слабо затянутое соединение переходника склонно к саморазвинчиванию, приводящему к потере колонкового снаряда или долота в скважине при спуско-подъемных операциях. К сожалению, в методике расчета момента затяжки, рекомендуемой на странице 27, авторы работы /1/ упускают вариант расчета, учитывающего резкое снижение силы затяжки резьбового соединения из-за наличия в его упорном стыке этого кольца из цветного металла.2. The use of a non-ferrous metal ring in order to reduce the friction coefficient in the abutment joint of the adapter connection limits the creation of the proper preliminary tightening torque of the threaded connection, which reduces its fatigue resistance and tightness / 6 /, since the yield strength of non-ferrous metal (for example, bronze) from of which the ring is made, several times smaller than that of steel. In addition, a slightly tightened adapter connection is prone to self-unscrewing, leading to the loss of a core projectile or bit in the well during tripping. Unfortunately, in the method of calculating the tightening torque recommended on page 27, the authors of / 1 / miss the calculation option that takes into account a sharp decrease in the tightening force of the threaded connection due to the presence of this non-ferrous metal ring in its thrust joint.

Техническая проблема заключается в создании переходника, не уступающего по прочности и герметичности резьбовым соединениям бурильной колонны и обладающего высокой безотказностью как при бурении, так и при выполнении своей основной функции по отсоединению бурильной колонны от прихваченного колонкового снаряда или долота, преимущественно при бурении с использованием комплекса ССК.The technical problem is to create an adapter that is not inferior in strength and tightness to the threaded joints of the drill string and has high reliability both when drilling and when performing its main function of disconnecting the drill string from a stuck core drill or bit, mainly when drilling using the CCK complex .

Для решения этой технической проблемы в переходнике, содержащем ниппель и муфту, соединенные между собой двухзаходной цилиндрической резьбой крупного шага, средний диаметр резьбы определяется выражением Dcp=|(D2+d2-2h2)/2|0,5, а крутящие моменты затяжки его соединения отвечают условиям Мрппк и Мпппк,To solve this technical problem in the adapter containing the nipple and the coupling, interconnected by a double-thread cylindrical thread of large pitch, the average diameter of the thread is determined by the expression D cp = | (D 2 + d 2 -2h 2 ) / 2 | 0.5 , and the tightening torques of its connection meet the conditions M pn = M pc and M pn > M pc ,

где:Where:

D и d - наружный и внутренний диаметры переходника;D and d are the outer and inner diameters of the adapter;

h - высота профиля резьбы;h is the height of the thread profile;

Мрп - рабочий момент затяжки резьбового соединения переходника;M RP - working torque of the threaded connection of the adapter;

Мпк - предельный момент затяжки резьбовых соединений колонны бурильных труб (σзт);M pc - the ultimate tightening torque of the threaded joints of the drill pipe string (σ s = σ t );

Мпп - предельный момент затяжки резьбового соединения переходника (σзт);M PP - the ultimate tightening torque of the threaded connection of the adapter (σ s = σ t );

σз - напряжение затяжки в опасном сечении резьбового соединения;σ s - tension in a dangerous section of a threaded connection;

σт - предел текучести материала резьбового соединения.σ t - yield strength of the material of the threaded connection.

Изобретение иллюстрируется фиг. 1 и фиг. 2.The invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 представлен чертеж переходника, предназначенного для работы в составе тонкостенной бурильной колонны комплекса ССК. Здесь изображены: 1 - ниппель; 2 - муфта; 3 - резиновое кольцо; 4 - паронитовая прокладка.In FIG. 1 is a drawing of an adapter designed to operate as part of a thin-walled drill string of the CCK complex. Here are depicted: 1 - nipple; 2 - coupling; 3 - rubber ring; 4 - paronite gasket.

На фиг. 2 представлен график зависимости коэффициента влияния предварительной затяжки (Квпз) на предел выносливости резьбового соединения от коэффициента его затяжки (Кззт) /6/.In FIG. 2 shows a graph of the coefficient of influence of the preliminary tightening (K VPZ ) on the endurance limit of the threaded connection on the coefficient of its tightening (K s = σ s / σ t ) / 6 /.

Заявляемое устройство позволяет решить поставленную техническую проблему.The inventive device allows to solve the technical problem.

Действительно, условие равнопрочности резьбового соединения переходника может быть представлено следующим выражением:Indeed, the condition of equal strength of the threaded connection of the adapter can be represented by the following expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где:Where:

Fосн и Fосм - площади опасного сечения соответственно ниппеля и муфты.F osn and F osm - the dangerous cross-sectional area of the nipple and coupling, respectively.

При среднем диаметре резьбы Dср обе площади могут быть представлены следующими выражениями:With an average thread diameter D sr, both areas can be represented by the following expressions:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Вернувшись к условию равнопрочности (1) и используя выражения (2) и (3), получаем величину среднего диаметра резьбы, обеспечивающего равнопрочность опасных сечений ниппеля и муфты:Returning to the condition of equal strength (1) and using expressions (2) and (3), we obtain the average diameter of the thread, ensuring equal strength of the dangerous sections of the nipple and the coupling:

откуда

Figure 00000004
where from
Figure 00000004

Пример реализации предлагаемого изобретенияAn example implementation of the invention

Для примера произведем расчет конструкции отсоединительного переходника применительно к колонне бурильных труб диаметром 69,9 мм комплекса ССК с оптимальными параметрами резьбового соединения (см. табл. 1) согласно патенту «Резьбовое соединение бурильных труб» /3/.As an example, we will calculate the design of the detachable adapter as applied to the drill string with a diameter of 69.9 mm of the CCK complex with optimal parameters of the threaded joint (see Table 1) according to the patent “Threaded connection of drill pipes” / 3 /.

1. Принимаем наружный и внутренний диаметры переходника такими же, как у наружной колонковой трубы, с которой он соединяется, т.е. D=73 мм и d=60,3 (см. фиг. 1).1. We accept the outer and inner diameters of the adapter the same as that of the outer core pipe with which it is connected, i.e. D = 73 mm and d = 60.3 (see Fig. 1).

Резьба двухзаходная, трапецеидального профиля с углом при вершине 10°, шаг резьбы S=12,7 мм, ход t=25,4 мм, высота профиля резьбы h=1,5 мм. Пределы прочности и текучести стали резьбовых соединений бурильной колонны и переходника одинаковые: σв=980 МПа и σт=833 МПа.Two-thread, trapezoidal profile with an apex angle of 10 °, thread pitch S = 12.7 mm, stroke t = 25.4 mm, thread profile height h = 1.5 mm. The strength and yield strengths of steel of threaded joints of the drill string and adapter are the same: σ in = 980 MPa and σ t = 833 MPa.

Средний диаметр резьбы переходника из выражения (4) равен:The average diameter of the thread of the adapter from the expression (4) is equal to:

Dср=|(732+60,32-2×1,52)/2|0,5=66,935 мм.D cf = | (73 2 +60.3 2 -2 × 1.5 2 ) / 2 | 0.5 = 66.935 mm.

Используя средний диаметр резьбы, находим основные диаметры резьбы ниппеля и муфты:Using the average thread diameter, we find the main thread diameters of the nipple and the coupling:

Dрн - Наружный диаметр резьбы ниппеля - 66,935+1,5=68,435 мм;D pH - The outer diameter of the thread of the nipple is 66.935 + 1.5 = 68.435 mm;

dрн - Внутренний диаметр резьбы ниппеля - 66,935-1,5=65,435 мм;d pH - The inner diameter of the thread of the nipple is 66.935-1.5 = 65.435 mm;

Dрм - Наружный диаметр резьбы муфты - 66,935+1,5=68,435 мм;D pm - Outer diameter of the thread of the coupling - 66.935 + 1.5 = 68.435 mm;

dрм - Внутренний диаметр резьбы муфты - 66,935-1,5=65,435 мм.d pm - The inner diameter of the thread of the coupling is 66.935-1.5 = 65.435 mm.

Имея наружные и внутренние диаметры резьбы, находим площади опасных сечений:Having the outer and inner diameters of the thread, we find the area of dangerous sections:

Ниппеля Fосн=(65,4352-60,32)×0,785=506,835~507 мм2;Nipple F DOS = (65.435 2 -60.3 2 ) × 0.785 = 506.835 ~ 507 mm 2 ;

Муфты Fосм=(732-68,4352)×0,785=506,835~507 мм2.Couplings F osm = (73 2 -68.435 2 ) × 0.785 = 506.835 ~ 507 mm 2 .

Те же величины опасных сечений должны быть получены из выражений (2) и (3):The same values of dangerous cross sections should be obtained from expressions (2) and (3):

У ниппеля Fосн=|(66,935-1,5)2-60,32)|×0,785=506,835~507 мм2;At pin F est = | (66,935-1,5) 2 -60.3 2) | × 0,785 = 506,835 ~ 507 mm 2;

У муфты Fосм=|732-(66,935+1,5)2|×0,785=506,835~507 мм2,The coupling F osm = | 73 2 - (66.935 + 1.5) 2 | × 0.785 = 506.835 ~ 507 mm 2 ,

что указывает на равнопрочность ниппеля и муфты и справедливость выражения /4/.which indicates the equal strength of the nipple and the coupling and the validity of the expression / 4 /.

2. Крутящий момент сопротивления трению в резьбе при ее затяжке определяется зависимостью /5, 6/:2. The torque of the friction resistance in the thread when it is tightened is determined by the dependence / 5, 6 /:

Figure 00000005
Figure 00000005

где:Where:

Q - оптимальная сила затяжки резьбы, определяемая выражениемQ is the optimal thread tightening force determined by the expression

Figure 00000006
Figure 00000006

σт - предел текучести стали резьбового соединения переходника и бурильной колонны;σ t - yield strength of steel threaded connections of the adapter and the drill string;

Кз - коэффициент затяжки резьбового соединения Кззт (принимаем для обоих типов соединения Кз=0,66) /6/;To s - the tightening coefficient of the threaded connection To s = σ s / σ t (taken for both types of connections To s = 0.66) / 6 /;

Кр - коэффициент пропорциональности параметров резьбы, который определяется следующей зависимостью /5, 6/To p is the coefficient of proportionality of the thread parameters, which is determined by the following dependence / 5, 6 /

Kp=Dcp/2(A+μ)/(l-μ),K p = D cp / 2 (A + μ) / (l-μ),

где:Where:

Figure 00000007
Figure 00000007

n - число заходов резьбы;n is the number of thread starts;

μ - коэффициент трения скольжения (для «сталь по стали» с графитовой смазкой μ=0,1);μ - coefficient of sliding friction (for "steel on steel" with graphite lubricant μ = 0.1);

3. Крутящий момент сопротивления трению в наружном или во внутреннем упорных стыках определяется зависимостью /5/3. The torque of friction resistance in the outer or inner thrust joints is determined by the dependence / 5 /

Figure 00000008
Figure 00000008

где:Where:

Kст - коэффициент пропорциональности параметров упорного стыкаK article - the proportionality coefficient of the parameters of the thrust joint

Figure 00000009
Figure 00000009

Величина k0 для наружного стыкаThe value of k 0 for the outer joint

Figure 00000010
Figure 00000010

где:Where:

Dр - диаметр расточки торца муфты резьбового соединения.D p - the diameter of the bore of the end face of the coupling of the threaded connection.

Величина k0 для внутреннего стыкаThe value of k 0 for the inner joint

Figure 00000011
Figure 00000011

где:Where:

dп - диаметр проточки торца ниппеля резьбового соединенияd p - the diameter of the groove end of the nipple of the threaded connection

4. Крутящий момент затяжки соединения равен сумме крутящих моментов сопротивления трению в резьбе и в упорных стыках.4. The joint tightening torque is equal to the sum of the frictional resistance torques in the thread and in the abutting joints.

Figure 00000012
Figure 00000012

Результаты расчетов на основе приведенных зависимостей сведены в табл. 1.The calculation results based on the above dependencies are summarized in table. one.

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

** На основании результатов стендовых испытаний ОАО «Завод бурового оборудования» /3/ натурных образцов соединения бурильных труб предельный изгибающий момент его из стали с временным сопротивлением 980 МПА составит Мпред=980×0,4:8,6×6,4×2,8=817 Нм, где 0,4 - коэффициент снижения прочности при испытании на усталость гладкого образца, 6,4 - коэффициент снижения предела выносливости за счет концентрации напряжений в резьбе (Кσ)Д. Поскольку сравниваемые резьбовые соединения с точки зрения влияния на усталость отличаются лишь моментом сопротивления на изгиб (Wи), предельный изгибающий момент переходника с учетом этого отличия составит 980×0,4:8,6×8,9×2,8=1135 Нм.** Based on the results of bench tests of Drilling Equipment Plant OJSC / 3 / full-scale samples of drill pipe joints, its ultimate bending moment of steel with a temporary resistance of 980 MPA will be M pre = 980 × 0.4: 8.6 × 6.4 × 2.8 = 817 Nm, where 0.4 is the coefficient of decrease in strength during the fatigue test of a smooth specimen, 6.4 is the coefficient of decrease in the endurance limit due to the concentration of stresses in the thread (K σ ) D. Since the compared threaded connections from the point of view of the effect on fatigue differ only in the moment of bending resistance (W and ), the ultimate bending moment of the adapter, taking into account this difference, will be 980 × 0.4: 8.6 × 8.9 × 2.8 = 1135 Nm .

Здесь же следует отметить, что резьбовое соединение переходника затягивается с крутящим моментом, равным предельному крутящему моменту затяжки резьбовых соединений бурильной колонны, т.е. на 22% процента ниже оптимального значения для него (см. п. 18 табл. 1), и, следовательно, коэффициент затяжки снизится до значения Кз=0,66×0,78=0,51 и соответственно Квпз=2,3 (см. график на фиг. 2). Тогда для соединения переходника Мпред=1135×2,3/2,8=932 Нм. Даже в этом случае Мпред переходника оказывается выше, а следовательно, выше и запас прочности по знакопеременному изгибу, чем у соединений бурильной колонны (932/817=1,14).It should also be noted here that the threaded connection of the adapter is tightened with a torque equal to the limiting torque of the tightening of the threaded joints of the drill string, i.e. 22% percent lower than the optimal value for it (see paragraph 18 of Table 1), and therefore, the drag coefficient will decrease to a value of K s = 0.66 × 0.78 = 0.51 and, accordingly, K vpz = 2, 3 (see the graph in FIG. 2). Then, for connecting the adapter M, pre = 1135 × 2.3 / 2.8 = 932 Nm. Even in this case, the M before the adapter is higher, and therefore, the alternating bending margin is higher than that of the drill string joints (932/817 = 1.14).

*** Поскольку соединения бурильной колонны имеют двухупорную резьбу, суммарный крутящий момент является для них одновременно оптимальным (рабочим) и предельным (Мпк=2551 Нм). Это объясняется тем, что площадь внутреннего стыка для двухупорного соединения (275 мм2) установлена /3/ из условия создания в нем напряжения, равного пределу текучести стали (σзт=833 МПа). Для переходника, в резьбовом соединении которого отсутствует внутренний стык, оптимальная сила затяжки обеспечивается только за счет наружного стыка, и напряжение в нем за счет большей площади (464 мм2) составляет 278738/464=600 МПа. Поэтому предельная сила затяжки (при σт=833 МПа) и соответствующий предельный крутящий момент соединения переходника существенно выше (Мпп=3105,2 Нм).*** Since the drill string connections have double-threaded threads, the total torque is both optimal (working) and ultimate (M pc = 2551 Nm) for them. This is explained by the fact that the area of the inner joint for a double-joint connection (275 mm 2 ) was established / 3 / from the condition of creating a stress in it equal to the yield strength of steel (σ s = σ t = 833 MPa). For the adapter, in the threaded connection of which there is no internal joint, the optimum tightening force is ensured only due to the external joint, and the voltage in it due to the larger area (464 mm 2 ) is 278738/464 = 600 MPa. Therefore, the ultimate tightening force (at σ t = 833 MPa) and the corresponding ultimate torque of the adapter connection are significantly higher (M pp = 3105.2 Nm).

**** Сила затяжки обусловливает силы трения, общая величина которых зависит от числа контактов деталей соединения и не зависит от площади контактируемых поверхностей. В соединении бурильной колонны три таких контакта, а в соединении переходника только два. Поэтому общая величина силы трения в соединении переходника при рабочем моменте затяжки (Мрп), равном предельному моменту (Мпп) для соединений бурильной колонны, в 1,5 раза меньше (229×3/229×2=1,5), что и обеспечивает срабатывание переходника в процессе проведения операции по отсоединению бурильной колонны от прихваченного колонкового снаряда или долота.**** Tightening force determines the friction forces, the total value of which depends on the number of contacts of the connection parts and does not depend on the area of contacted surfaces. There are three such contacts in the drill string connection, and only two in the adapter connection. Therefore, the total value of the friction force in the adapter connection at a working tightening moment (M rp ) equal to the limiting moment (M pp ) for the drill string joints is 1.5 times less (229 × 3/229 × 2 = 1.5), which and ensures the operation of the adapter during the operation to disconnect the drill string from the stuck core drill or bit.

***** Недостаток сил трения на контактах деталей соединения переходника, необходимых для формирования крутящего момента затяжки, равного предельному моменту затяжки соединений бурильной колонны (Мпк), полностью компенсируется более высокими величинами коэффициентов пропорциональности резьбы Кр и наружного упорного стыка Кст. Первый больше аналогичного коэффициента соединений бурильной колонны на 62% (7,56 против 4,66), а второй - на 5% (3,58 против 3,4), причем в первом случае это обусловлено тем, что ход резьбы соединения переходника втрое выше (25,400:8,466=3), чем у резьб соединений бурильной колонны, а во втором - большим соотношением наружного и внутреннего диаметров соединения переходника.***** The lack of friction forces at the contacts of the adapter connection parts necessary for the formation of a tightening torque equal to the ultimate tightening torque of the drill string joints (M pc ) is fully compensated by the higher proportional coefficients of the thread K p and the external contact joint K st . The first is more than the similar coefficient of the drill string connections by 62% (7.56 against 4.66), and the second by 5% (3.58 against 3.4), and in the first case this is due to the fact that the thread of the adapter connection is three times higher (25,400: 8,466 = 3) than the threads of the drill string joints, and in the second - a large ratio of the outer and inner diameters of the adapter connection.

Для герметизации резьбового соединения в правой (с открытым нерабочим внутренним стыком) части переходника (фиг. 1) устанавливаем резиновое кольцо и паронитовую прокладку.To seal the threaded connection in the right (with an open inoperative internal joint) part of the adapter (Fig. 1) we install a rubber ring and a paronite gasket.

Перед сборкой переходника его детали (ниппель и муфта), а также резиновое кольцо смазываются специальной графитовой смазкой типа Р-2 /7/. Затем устанавливаются резиновое кольцо и паронитовая прокладка и после свинчивания от руки соединение затягивается с крутящим моментом Mрп=2551 Нм, т.е. с моментом, равным предельному моменту затяжки резьбового соединения бурильной колонны (Мпк). Собранный и затянутый переходник устанавливается перед спуском между бурильной колонной и колонковым снарядом или буровым долотом. В аварийной ситуации перед отсоединением колонну растягивают силой, превышающей ее вес на 5-10%, затем сначала вращают ее вправо с крутящим моментом, равным предельному крутящему моменту соединений бурильной колонны, затем влево, что приводит к ее освобождению от прихваченного в скважине колонкового снаряда или долота (см. табл. 1).Before assembling the adapter, its parts (nipple and coupling), as well as the rubber ring, are lubricated with special graphite grease of the R-2/7 / type. Then, a rubber ring and a paronite gasket are installed, and after screwing up by hand, the connection is tightened with a torque M rp = 2551 Nm, i.e. with a moment equal to the ultimate tightening torque of the threaded joint of the drill string (M pc ). The assembled and tightened adapter is installed before the descent between the drill string and the core drill or drill bit. In an emergency, before disconnecting the string, it is stretched by a force exceeding its weight by 5-10%, then first it is rotated to the right with a torque equal to the maximum torque of the drill string joints, then to the left, which leads to its release from the coring shell seized in the well or bits (see tab. 1).

Таким образом, из рассмотренного примера, с одной стороны, следует, что прочность на растяжение и кручение соединения предлагаемого отсоединительного переходника благодаря равнопрочности составляющих его деталей на 22% выше прочности соединений бурильной колонны (Fоснп>Fоснк, п. 10, и Мпппк, п. 18 табл. 1), что исключает возможность поломки его как в процессе бурения, так и при проведении аварийных работ, связанных с прихватом бурового снаряда. С другой стороны, в результате упразднения в упорном стыке соединения переходника слабого элемента (кольца из цветного металла) и выполнения условия Мрппк (п. 19 табл. 1), обеспечивается сохранение повышенной прочности и герметичности его в процессе бурения и надежное отсоединение бурильной колонны от прихваченного в скважине колонкового снаряда или бурового долота.Thus, from this example, on the one hand, it follows that the tensile and torsional compounds proposed otsoedinitelnogo adapter through uniform strength of its component parts is 22% higher than the strength of the drill string connections (Fosn n> Fosn k, n. 10, and M nn > M pc , p. 18 of Table 1), which excludes the possibility of its breakdown both during drilling and during emergency operations associated with the seizure of a drill. On the other hand, as a result of the elimination of the weak element adapter (non-ferrous metal rings) in the thrust joint and the fulfillment of the condition M pn > M pc (item 19 of Table 1), it is ensured that its increased strength and tightness during drilling and reliable disconnection are maintained drill string from a core projectile or drill bit stuck in the well.

Источники информацииInformation sources

1. Копылов В.Е., Артюшкин В.Н. Быстроразъемные и упругие соединения бурильных труб. – Тюмень: ТГУ, 1983. С. 96.1. Kopylov V.E., Artyushkin V.N. Quick disconnect and resilient drill pipe joints. - Tyumen: TSU, 1983.P. 96.

2. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин: В 2-х томах / Под общей редакцией проф. Е.А. Козловского. - Том I. - М.: Недра, 1984. 512 с.2. Reference engineer for exploration drilling: In 2 volumes / Under the general editorship of prof. E.A. Kozlovsky. - Volume I. - M .: Nedra, 1984. 512 p.

3. Лачинян Л.А. Медведев А.К. Пат. 2549620 РФ, МПК E21B 17/042. Резьбовое соединение бурильных труб. №20131477559/03. Заявл. 28.10.2013. Опубл. 27.04.2015.3. Lachinyan L.A. Medvedev A.K. Pat. 2549620 RF, IPC E21B 17/042. Threaded connection of drill pipe. No. 20131477559/03. Claim 10/28/2013. Publ. 04/27/2015.

4. Калинин А.Г. и др. Разведочное бурение. Учебн. для вузов. - Недра - ООО Бизнесцентр, 2000. - 748 с.4. Kalinin A.G. and other exploratory drilling. Training for universities. - Nedra - LLC Businesscentre, 2000. - 748 p.

5. Биргер И.А. Расчет резьбовых соединений. Гос. изд. обор. пром. М., 1959. 250 с.5. Birger I.A. Calculation of threaded connections. Gos. ed. rev. prom M., 1959. 250 p.

6. Лачинян Л.А., Угаров С.А. Конструирование, расчет и эксплуатация бурильных геологоразведочных труб и их соединений. М.: Недра, 1975. 232 с.6. Lachinyan L.A., Ugarov S.A. Design, calculation and operation of drill exploration pipes and their compounds. M .: Nedra, 1975.232 s.

7. ТУ 38.101332-90. Смазка для резьбовых соединений. Технические условия.7. TU 38.101332-90. Grease for threaded connections. Technical conditions

Claims (9)

Отсоединительный переходник, содержащий ниппель и муфту, соединенные между собой двухзаходной цилиндрической резьбой крупного шага, отличающийся тем, что средний диаметр резьбы определяется выражением Dcp=|(D2+d2-2h2)/2|0,5, а крутящие моменты затяжки его соединения отвечают условиям Мрппк и Мпппк,A disconnecting adapter containing a nipple and a sleeve coupled to each other by a coarse double-thread cylindrical thread, characterized in that the average thread diameter is determined by the expression D cp = | (D 2 + d 2 -2h 2 ) / 2 | 0.5 , and the tightening torques of its connection meet the conditions M pn = M pc and M pn > M pc , где:Where: D и d - наружный и внутренний диаметры переходника;D and d are the outer and inner diameters of the adapter; h - высота профиля резьбы;h is the height of the thread profile; Мрп - рабочий момент затяжки резьбового соединения переходника;M RP - working torque of the threaded connection of the adapter; Мпк - предельный момент затяжки резьбовых соединений колонны бурильных труб (σзт);M pc - the ultimate tightening torque of the threaded joints of the drill pipe string (σ s = σ t ); Мпп - предельный момент затяжки резьбового соединения переходника (σзт);M PP - the ultimate tightening torque of the threaded connection of the adapter (σ s = σ t ); σз - напряжение затяжки в опасном сечении резьбового соединения;σ s - tension in a dangerous section of a threaded connection; σт - предел текучести материала резьбового соединения.σ t - yield strength of the material of the threaded connection.
RU2016147335A 2016-12-02 2016-12-02 Detachable adapter RU2646280C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147335A RU2646280C2 (en) 2016-12-02 2016-12-02 Detachable adapter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147335A RU2646280C2 (en) 2016-12-02 2016-12-02 Detachable adapter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016147335A RU2016147335A (en) 2017-02-14
RU2646280C2 true RU2646280C2 (en) 2018-03-02

Family

ID=59798684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016147335A RU2646280C2 (en) 2016-12-02 2016-12-02 Detachable adapter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2646280C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU582376A1 (en) * 1974-01-16 1977-11-30 Прилукское Управление Буровых Работ Release adaptor
SU941535A1 (en) * 1980-02-25 1982-07-07 за вители Threaded connection of drill pipes
SU1437489A1 (en) * 1986-09-29 1988-11-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Буровой Техники Method of designing tapering-threaded locking joint
SU1540661A3 (en) * 1984-10-08 1990-01-30 Валлурек (Фирма) Method of screwing threaded joints of steel pipes
RU2197595C2 (en) * 2001-02-01 2003-01-27 Всероссийский научно-исследовательский институт экономики минерального сырья и недропользования Safety sub
RU2518702C2 (en) * 2011-05-19 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" Threaded pipe joint
RU2549620C1 (en) * 2013-10-28 2015-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Завод бурового оборудования" Threaded connection of drill pipes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU582376A1 (en) * 1974-01-16 1977-11-30 Прилукское Управление Буровых Работ Release adaptor
SU941535A1 (en) * 1980-02-25 1982-07-07 за вители Threaded connection of drill pipes
SU1540661A3 (en) * 1984-10-08 1990-01-30 Валлурек (Фирма) Method of screwing threaded joints of steel pipes
SU1437489A1 (en) * 1986-09-29 1988-11-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Буровой Техники Method of designing tapering-threaded locking joint
RU2197595C2 (en) * 2001-02-01 2003-01-27 Всероссийский научно-исследовательский институт экономики минерального сырья и недропользования Safety sub
RU2518702C2 (en) * 2011-05-19 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" Threaded pipe joint
RU2549620C1 (en) * 2013-10-28 2015-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Завод бурового оборудования" Threaded connection of drill pipes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Под ред. проф. Е.А.КОЗЛОВСКОГО. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. Том 1, М.: Недра, 1984 г. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016147335A (en) 2017-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2907589A (en) Sealed joint for tubing
US4534585A (en) Pipe joint locking device
US5908212A (en) Ultra high torque double shoulder tool joint
SE520729C2 (en) Thin-walled drill rod feed tube joint
US4085951A (en) Hydril-type connector
US10006255B2 (en) Tapered spline connection for drill pipe, casing, and tubing
US6789823B2 (en) Tubular threaded joint with reinforced stop
EP0220274A1 (en) Tubular connection having two thread sets with multiple interengaging characteristics.
US9303466B2 (en) Sucker rod centralizer
EP0203074B1 (en) Oilwell tubing connection
US9222324B2 (en) Stretchable elastomeric tubular gripping device
US20160376851A1 (en) Device For The Connection of Rods For A Downhole Pumping Apparatus
US9605493B2 (en) Downhole coupling
EP0386373A2 (en) Oil field tubular connection
US8091930B2 (en) Tubular connection floating shoulder ring
RU2723056C2 (en) Components of drill string, having multi-threaded connections
WO2019093163A1 (en) Threaded joint for steel pipes
US3494642A (en) Friction-type joint with different moduli of elasticity
US7093654B2 (en) Downhole component with a pressure equalization passageway
US4728129A (en) Hydril-type connector
RU2646280C2 (en) Detachable adapter
RU186585U1 (en) Double threaded connection
RU2728105C1 (en) Threaded locking conical connection of drilling pipes and method of increasing its carrying capacity and service life
US20140076583A1 (en) Method and apparatus for anchoring casing and other tubular goods
RU114087U1 (en) 89 MM MM DRILL PIPE (OPTIONS)

Legal Events

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

Effective date: 20191203

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210511