RU2712857C1 - Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system - Google Patents

Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system Download PDF

Info

Publication number
RU2712857C1
RU2712857C1 RU2019120905A RU2019120905A RU2712857C1 RU 2712857 C1 RU2712857 C1 RU 2712857C1 RU 2019120905 A RU2019120905 A RU 2019120905A RU 2019120905 A RU2019120905 A RU 2019120905A RU 2712857 C1 RU2712857 C1 RU 2712857C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
conductor
conical surface
conical
conical surfaces
Prior art date
Application number
RU2019120905A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Олегович Щербин
Дмитрий Васильевич Матяс
Николай Григорьевич Еремеев
Иван Федорович Шумилов
Виктор Юрьевич Шарохин
Павел Валерьевич Крылов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Priority to RU2019120905A priority Critical patent/RU2712857C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2712857C1 publication Critical patent/RU2712857C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/04Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
    • E21B33/043Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads specially adapted for underwater well heads

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to means of connection of a conductor column with a column of direction for underwater wells. Disclosed is a mechanism for rigid attachment of a system of underwater column heads, comprising an end part of a conductor column and an end part of a column for connecting to each other; group of ratchets with free running, installed on end external part of conductor column and representing split rings with toothed profile. At that, the end internal part of the direction column is made in form of a gear surface for engagement with ratchets; external part of the conductor column and inner part of the directional column have each first, second, third and fourth conical surfaces. Taper of first conical surfaces and second conical surfaces is at angle of 1° relative to the conductor column longitudinal axis; taper of third conical surfaces is at angle of 19° relative to the conductor column longitudinal axis; taper of fourth conical surfaces is at angle of 30° relative to the lengthwise axis of the conductor column. At initial contact of the first conical surface of the conductor column with the first cone surface of the direction column and the second conical surface of the conductor column with the second conical surface of the column of direction between the third conical surface of the conductor column and the third conical surface of the direction column, as well as between the fourth conical surface of the conductor column and the fourth conical surface of the directional column there are maintained gaps, the value of which is calculated for bearing capacity of contact of the first and second conical surfaces.
EFFECT: technical result is maintaining fit with tension in a rigid joint when moving the column of the conductor up, including as a result of thermal expansion of the column of the conductor.
5 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ FIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области подводной добычи углеводородов, в частности, к подводным скважинам и средствам соединения колонны кондуктора с колонной направления.The present invention relates to the field of underwater hydrocarbon production, in particular, to subsea wells and means for connecting a conductor column to a directional column.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Из уровня техники известно противоротационное устройство, предназначенное для предотвращения вращения корпуса колонны кондуктора внутри корпуса колонны направления, раскрытое в источнике US 6695059 В2 (опубликован 24.02.2004). Указанное устройство снабжено множеством противоротационных механизмов между корпусами колонны кондуктора и колонны направления. Данные механизмы обращены по направлению к корпусу колонны кондуктора и размещены на расстоянии друг от друга по окружности на внутренней части корпуса колонны направления между двумя упорными заплечниками. Противоротационное устройство дополнительно включает в себя множество соответствующих пазов, расположенных на внешней стороне корпуса колонны кондуктора. Множество противоротационных механизмов снабжены пружинами, при этом указанные механизмы выступают радиально от поверхности корпуса колонны направления в выступающей позиции. При размещении корпуса колонны кондуктора в корпус колонны направления корпус колонны кондуктора поджимает противоротационные механизмы колонны направления в сложенную позицию. Затем, при вращении корпуса колонны кондуктора внутри корпуса колонны направления до момента размещения противоротационных механизмов напротив соответствующих пазов, указанные противоротационные механизмы снова переходят в выступающую позицию в пазах корпуса колонны направления.The prior art anti-rotation device designed to prevent rotation of the casing of the conductor column inside the casing of the direction, disclosed in the source US 6695059 B2 (published on 02.24.2004). The specified device is equipped with a variety of anti-rotation mechanisms between the casing of the conductor column and the column direction. These mechanisms are directed towards the casing column housing and are placed at a distance from each other around the circumference on the inner part of the directional column housing between the two thrust shoulders. The anti-rotation device further includes a plurality of corresponding grooves located on the outside of the conductor column housing. Many anti-rotation mechanisms are provided with springs, while these mechanisms protrude radially from the surface of the housing of the direction column in a protruding position. When placing the conductor column housing in the directional column housing, the conductor column housing presses the anti-rotation mechanisms of the directional column into a folded position. Then, when the conductor column body is rotated inside the direction column body until the anti-rotation mechanisms are placed opposite the corresponding grooves, these anti-rotation mechanisms again move to the protruding position in the grooves of the direction column housing.

Кроме того, из уровня техники известен источник US 5029647, опубл. 09.07.1991, раскрывающий узел соединения колонны кондуктора и колонны направления, в котором внешнюю часть колонны кондуктора заклинивают относительно внутренней части колонны направления для создания предварительного натяжения между указанными корпусами. Заклинивание осуществляется с помощью верхней и нижней конических секций, разнесенных в осевом направлении друг относительно друга и образованных на внешней части колонны кондуктора и внутренней части колонны направления, соответственно. Эти конические секции уменьшаются в диаметре под небольшим углом относительно продольной оси. Секции имеют такие размеры, что при опускании внутреннего корпуса в наружный корпус обеспечивается его вклинивание. Известный узел соединения также снабжен средствами фиксации внутренней части колонны направления относительно внешней части колонны кондуктора после того, как верхние и нижние конические поверхности полностью зацепятся друг с другом. Средства фиксации включают в себя запорное кольцо с зубчатым профилем и храповик в виде разъемного зубчатого кольца, имеющие сопрягаемые зубцы, обеспечивающие вход в зацепление с запорным кольцом. Для установки колонны кондуктора используют инструмент, к которому требуется приложение усилия, необходимого и достаточного для проталкивания колонны кондуктора внутрь колонны направления с обеспечением вклинивания колонны кондуктора в колонну направления. Раскрытые в US 6695059 В2 и US 5029647 устройства противодействуют значительным изгибающим нагрузкам, действующим на корпус колонны кондуктора, вызванным, в частности, вращающей силой, передаваемой от плавучего бурового судна. Преимущественно, указанным силам противодействует сцепление, обусловленное силами трениями посадочных буртов внутреннего корпуса и внешнего корпуса. В случае, если вращающие силы достаточно сильны для того, чтобы вызвать вращение внутреннего корпуса внутри внешнего корпуса, одно из соединений обсадных труб ниже внутреннего корпуса может начать отвинчиваться, что, в свою очередь, приведет к серьезным проблемам в эксплуатации.In addition, the prior art source US 5029647, publ. 07/09/1991, revealing the connection node of the conductor column and the directional column, in which the outer part of the conductor column is wedged relative to the inner part of the directional column to create a preliminary tension between said bodies. Jamming is carried out using the upper and lower conical sections, spaced axially relative to each other and formed on the outer part of the conductor column and the inner part of the direction column, respectively. These conical sections are reduced in diameter at a slight angle relative to the longitudinal axis. The sections have such dimensions that when lowering the inner case into the outer case, it is wedged. The known joint is also provided with means for fixing the inner part of the column of direction relative to the outer part of the column of the conductor after the upper and lower conical surfaces are fully engaged with each other. The locking means include a locking ring with a gear profile and a ratchet in the form of a split gear ring having mating teeth providing engagement with the locking ring. To install the conductor column, a tool is used that requires the application of the force necessary and sufficient to push the conductor column into the direction column, ensuring that the conductor column is wedged into the direction column. The devices disclosed in US 6695059 B2 and US 5029647 counteract significant bending loads exerted on the conductor column housing caused, in particular, by the rotational force transmitted from the floating drilling vessel. Advantageously, the adhesion counteracts these forces due to the frictional forces of the landing collars of the inner shell and the outer shell. If the rotational forces are strong enough to cause the rotation of the inner casing inside the outer casing, one of the casing joints below the inner casing may begin to unscrew, which, in turn, will lead to serious problems in operation.

Тем не менее, нагрузки, возникающие в процессе прокладки идущей от скважины выкидной линии могут вызывать кроме значительных изгибающих также и значительные сдвиговые нагрузки на устье скважины. Следует также принимать во внимание эффект термического удлинения или сокращения обсадных труб в скважине и присоединенных выкидных линий, а также дополнительные нагрузки вследствие возможного отклонения оси устья от вертикального положения.Nevertheless, the stresses arising in the process of laying the flow line from the wellbore can cause, in addition to significant bending, also significant shear loads at the wellhead. The effect of thermal elongation or contraction of the casing pipes in the well and attached flow lines, as well as additional loads due to the possible deviation of the well axis from a vertical position, should also be taken into account.

Следовательно, необходима такая конструкция, в которой будет обеспечено наилучшие распределение напряжений при установке колонны кондуктора в колонну направления и передача нагрузок, создаваемых буровой платформой и тепловым расширением обсадных колонн, от колонны кондуктора в колонну направления и далее в морской грунт.Therefore, a design is needed in which the best stress distribution will be ensured when the conductor string is installed in the direction string and the loads created by the drilling platform and thermal expansion of the casing are transferred from the conductor string to the direction string and further into the sea soil.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно настоящему изобретению предлагается механизм жесткого крепления системы подводных колонных головок, содержащий:According to the present invention, there is provided a mechanism for rigidly mounting a system of underwater column heads comprising:

концевую часть колонны кондуктора и концевую часть колонны направления для соединения друг с другом;the end of the conductor column and the end of the direction column for connection with each other;

группу храповиков со свободным ходом, установленных на концевой внешней части колонны кондуктора и представляющих собой разрезные кольца с зубчатым профилем;a group of ratchets with a free wheel mounted on the end outer part of the conductor string and consisting of split rings with a gear profile;

при этом концевая внутренняя часть колонны направления выполнена в виде зубчатой поверхности для зацепления с храповиками;while the end inner part of the column direction is made in the form of a gear surface for engagement with ratchets;

внешняя часть колонны кондуктора и внутренняя часть колонны направления имеют каждая первую, вторую, третью и четвертую конусные поверхности;the outer part of the conductor column and the inner part of the direction column each have first, second, third and fourth conical surfaces;

причем первая конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта с первой конусной поверхностью колонны направления, а вторая конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта со второй конусной поверхностью колонны направления, при этом конусность первых конусных поверхностей и вторых конусных поверхностей находится под углом 1° относительно продольной оси колонны кондуктора;moreover, the first conical surface of the column of the conductor is made with the possibility of contact with the first conical surface of the column of direction, and the second conical surface of the column of the conductor is made with the possibility of contact with the second conical surface of the column of direction, while the taper of the first conical surfaces and second conical surfaces is at an angle of 1 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column;

третья конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта с третьей конусной поверхностью колонны направления, при этом конусность третьих конусных поверхностей находится под углом 19° относительно продольной оси колонны кондуктора;the third conical surface of the conductor column is configured to contact the third conical surface of the direction column, while the conicity of the third conical surfaces is at an angle of 19 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column;

четвертая конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта с четвертой конусной поверхностью колонны направления, при этом конусность четвертых конусных поверхностей находится под углом 30° относительно продольной оси колонны кондуктора;the fourth conical surface of the column of the conductor is made with the possibility of contact with the fourth conical surface of the column of direction, while the taper of the fourth conical surfaces is at an angle of 30 ° relative to the longitudinal axis of the column of the conductor;

при этом при начальном контакте первой конусной поверхности колонны кондуктора с первой конусной поверхностью колонны направления и второй конусной поверхности колонны кондуктора со второй конусной поверхностью колонны направления между третьей конусной поверхностью колонны кондуктора и третьей конусной поверхностью колонны направления, а также между четвертой конусной поверхностью колонны кондуктора и четвертой конусной поверхностью колонны направления сохраняются зазоры при сохранении несущей способности контакта первых и вторых конусных поверхностей.in this case, at the initial contact of the first conical surface of the conductor column with the first conical surface of the conductor column and the second conical surface of the conductor column with the second conical surface of the conductor column between the third conical surface of the conductor column and the third conical surface of the conductor column, and also between the fourth conical surface of the conductor column and the fourth conical surface of the directional column gaps are maintained while maintaining the bearing capacity of the contact of the first and W conical surfaces.

Техническим результатом заявленного изобретения является сохранение посадки с натягом в жестком соединении при перемещении колонны кондуктора вверх, в том числе, в результате теплового расширения колонны кондуктора.The technical result of the claimed invention is to maintain an interference fit in a rigid connection when moving the conductor column up, including as a result of thermal expansion of the conductor column.

Кроме того, посредством заявленного изобретения достигаются увеличение эффективности передачи момента через соединение колонны кондуктора и колонны направления при увеличении нагрузки на соединение, повышение ресурса наработки системы подводных колонных головок до усталостного разрушения, а также активация механизма жесткой фиксации системы подводных колонных головок при минимальном осевом усилии.In addition, by means of the claimed invention, an increase in the efficiency of moment transmission through the connection of the conductor column and the direction column is achieved with an increase in the load on the connection, an increase in the operating life of the system of underwater column heads to fatigue fracture, and also the activation of the mechanism of rigid fixation of the system of underwater column heads with minimal axial force.

Технический результат достигается благодаря использованию четырех конусных поверхностей, размещенных на внешней части колонны кондуктора, и четырех конусных поверхностей, размещенных на внутренней части колонны направления.The technical result is achieved through the use of four conical surfaces located on the outer part of the column of the conductor, and four conical surfaces placed on the inside of the column of direction.

Первые и вторые конусные поверхности колонны кондуктора и колонны направления имеют угол конусности 1° относительно продольной оси колонны кондуктора. Данные конусные поверхности первыми входят в контакт при установке колонны кондуктора в колонну направления. The first and second conical surfaces of the conductor column and the direction column have a taper angle of 1 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column. These conical surfaces first come into contact when the conductor column is installed in the direction column.

За счет небольшого угла наклона обеспечивается низкая контактная жесткость при относительном перемещении колонны кондуктора в колонне направления.Due to the small angle of inclination, low contact stiffness is ensured with relative movement of the conductor column in the direction column.

При тепловом расширении обсадных колонн возникает усилие, действующее на колонну кондуктора и стремящееся вытолкнуть ее вверх из колонны направления. Для предотвращения потери контакта между колоннами и, соответственно, снижения латеральной жесткости и усталостной выносливости соединения используются храповые механизмы. Храповики имеют свободный ход, определяющийся шагом резьбы, с максимальной величиной 7 мм.During thermal expansion of the casing strings, a force arises which acts on the conductor string and tends to push it upward from the direction string. To prevent loss of contact between the columns and, accordingly, reduce lateral stiffness and fatigue endurance of the compound, ratchet mechanisms are used. Ratchets have a free play, determined by the pitch of the thread, with a maximum value of 7 mm.

Таким образом, колонна кондуктора может сместиться относительно колонны направления в вертикальном направлении на величину свободного хода без сопротивления со стороны храповиков. Превышающее свободный ход храповиков относительное перемещение начальной установки колонны кондуктора в колонну направления позволяет иметь на первых и вторых конусных поверхностях (с углом конусности 1°) остаточное контактное давление как и при относительном подъеме колонны кондуктора по отношению к колонне направления на величину свободного хода храповиков.Thus, the conductor column can be displaced relative to the direction column in the vertical direction by the amount of free play without resistance from the ratchet. The relative displacement of the initial installation of the conductor column in the directional column exceeding the free movement of ratchets makes it possible to have residual contact pressure on the first and second conical surfaces (with a taper angle of 1 °) as with the relative rise of the conductor column relative to the directional column by the value of the ratchet free play.

Третьи конусные поверхности с углом конусности 19° передают весовые нагрузки, превышающие усилие минимальной установки 200 т, а также изгибающий момент от буровой платформы. Четвертые конусные поверхности с углом конусности 30°являются страховочными для передачи весовых нагрузок, величина которых превышает проектные значения, а также, частично, изгибающего момента.Third conical surfaces with a taper angle of 19 ° transmit weight loads exceeding a minimum installation force of 200 tons, as well as bending moment from the drilling platform. The fourth conical surfaces with a taper angle of 30 ° are safety belts for the transfer of weight loads, the value of which exceeds the design values, as well as, partially, the bending moment.

Также подобраны зазоры между третьими конусными поверхностями с углом конусности 19° и четвертыми конусными поверхностями с углом конусности 30°, имеющиеся при начальном контакте конусных поверхностей с углом конусности 1°. Данные зазоры определяют величину нагрузки, после которой контактная вертикальная жесткость значительно возрастает. При этом основную часть вертикальной нагрузки начинают воспринимать конусные поверхности с большим углом наклона. Зазоры подобраны так, чтобы нагрузки не превышали несущую способность конусных поверхностей с меньшим углом наклона до момента полного выбора зазоров и, соответственно, перераспределения нагрузок на конусные поверхности с большим углом наклона.Also selected are the gaps between the third conical surfaces with a taper angle of 19 ° and the fourth conical surfaces with a taper angle of 30 °, which are available at the initial contact of the conical surfaces with a taper angle of 1 °. These gaps determine the magnitude of the load, after which the contact vertical stiffness increases significantly. In this case, the conical surfaces with a large angle of inclination begin to perceive the main part of the vertical load. The gaps are selected so that the loads do not exceed the bearing capacity of the conical surfaces with a smaller angle of inclination until the moment of the complete selection of the gaps and, accordingly, the redistribution of loads on the conical surfaces with a large angle of inclination.

Колонна кондуктора и колонна направления выполнены из жаропрочной релаксационностойкой стали.The conductor column and the direction column are made of heat-resistant relaxation steel.

Колонна кондуктора и колонна направления могут иметь на своих конусных поверхностях по меньшей мере один слой антифрикционного покрытия. Храповики могут быть выполнены из конструкционной легированной стали. Материал, из которого выполнены храповики, предпочтительно имеет минимальный предел прочности 700 МПа и минимальную твердость 35 HRC.The conductor column and the direction column may have at least one anti-friction coating layer on their conical surfaces. Ratchets can be made of structural alloy steel. The ratchet material preferably has a minimum tensile strength of 700 MPa and a minimum hardness of 35 HRC.

В контексте настоящего описания слова «первый», «второй» и т.д. используются в виде прилагательных исключительно для различения существительных, к которым они относятся, но не для описания какой-либо конкретной связи между этими существительными.In the context of the present description, the words “first”, “second”, etc. used in the form of adjectives solely to distinguish the nouns to which they relate, but not to describe any specific connection between these nouns.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Вышеуказанные преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The above advantages of the invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment, given with reference to the accompanying drawings, in which:

- на фиг. 1 изображено продольное сечение колонны направления с установленной в ней колонной кондуктора в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,- in FIG. 1 shows a longitudinal section of a directional column with a conductor column installed therein in accordance with a preferred embodiment of the invention,

- на фиг. 2 изображен механизм жесткого крепления системы подводных колонных головок в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;- in FIG. 2 shows a mechanism for rigidly fastening a system of underwater column heads in accordance with a preferred embodiment of the invention;

- на фиг. 3 изображен увеличенный вид А механизма жесткого крепления системы подводных колонных головок в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;- in FIG. 3 is an enlarged view A of a rigid attachment mechanism of an underwater column head system in accordance with a preferred embodiment of the invention;

- на фиг. 4 изображен детальный вид конусных поверхностей механизма жесткого крепления системы подводных колонных головок в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;- in FIG. 4 is a detailed view of the conical surfaces of the hard mount mechanism of the underwater column head system in accordance with a preferred embodiment of the invention;

- на фиг. 5 изображен увеличенный вид В третьих и четвертых конусных поверхностей механизма жесткого крепления системы подводных колонных головок в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;- in FIG. 5 is an enlarged view of the Third and fourth conical surfaces of the hard mount mechanism of the underwater column head system in accordance with a preferred embodiment of the invention;

- на фиг. 6 изображен увеличенный вид Г храповика в углублении.- in FIG. 6 shows an enlarged view of a ratchet in the recess.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описан механизм жесткого крепления системы подводных колонных головок в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.Next, with reference to the accompanying drawings, a mechanism for rigidly attaching a system of underwater column heads in accordance with a preferred embodiment of the invention is described.

На фиг. 1 изображено продольное сечение колонны 1 направления, в которой размещена колонна 2 кондуктора. Механизм жесткого крепления системы подводных колонных головок согласно заявленному изобретению предназначен для соединения колонны 1 направления с колонной 2 кондуктора. Колонна 2 кондуктора имеет концевую внешнюю часть, на которой установлена группа храповиков.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a direction column 1 in which a conductor column 2 is placed. The mechanism of rigid fastening of the system of underwater column heads according to the claimed invention is intended to connect the column 1 direction with column 2 of the conductor. The conductor column 2 has an end outer part on which a group of ratchets is mounted.

На фиг. 2 проиллюстрировано, что в концевой внутренней части колонны 1 направления выполнены углубления 3 и 4 для зацепления с храповиками. На фиг. 3 более детально, чем на фиг. 2, показано, что внешняя часть колонны 2 кондуктора имеет первую конусную поверхность 5 и вторую конусную поверхность 6, а внутренняя часть колонны 1 направления имеет первую конусную поверхность 7 и вторую конусную поверхность 8, при этом первая конусная поверхность 5 колонны 2 кондуктора выполнена с возможностью контакта с первой конусной поверхностью 7 колонны 1 направления, а вторая конусная поверхность 6 колонны 2 кондуктора выполнена с возможностью контакта со второй конусной поверхностью 8 колонны 1 направления.In FIG. 2, it is illustrated that in the end inner part of the direction column 1, recesses 3 and 4 are made for engaging with ratchets. In FIG. 3 in more detail than in FIG. 2, it is shown that the outer part of the conductor column 2 has a first conical surface 5 and a second conical surface 6, and the inner part of the direction column 1 has a first conical surface 7 and a second conical surface 8, while the first conical surface 5 of the conductor column 2 contact with the first conical surface 7 of the column 1 direction, and the second conical surface 6 of the column 2 of the conductor is made with the possibility of contact with the second conical surface 8 of the column 1 direction.

Также, на фиг. 3 проиллюстрировано, что внешняя часть колонны 2 кондуктора имеет третью конусную поверхность 9 и четвертую конусную поверхность 10, а внутренняя часть колонны 1 направления имеет третью конусную поверхность 11 и четвертую конусную поверхность 12, при этом третья конусная поверхность 9 колонны 2 кондуктора выполнена с возможностью контакта с третьей конусной поверхностью 11 колонны 1 направления, а четвертая конусная поверхность 10 колонны 2 кондуктора выполнена с возможностью контакта с четвертой конусной поверхностью 12 колонны 1 направления.Also in FIG. 3, it is illustrated that the outer part of the conductor column 2 has a third conical surface 9 and a fourth conical surface 10, and the inner part of the direction column 1 has a third conical surface 11 and a fourth conical surface 12, while the third conical surface 9 of the conductor column 2 is contactable with the third conical surface 11 of the column 1 direction, and the fourth conical surface 10 of the column 2 of the conductor is made with the possibility of contact with the fourth conical surface 12 of the column 1 direction.

Согласно неограничивающему варианту осуществления эти конусные поверхности представляют собой цельно-конические поверхности, проходящие по всей окружности колонн. В месте первых конусных поверхностей 5, 7 диаметр наружной части колонны 2 кондуктора уменьшается в направлении ее концевой части таким образом, что при размещении колонны 1 кондуктора в колонне 2 направления образуется предварительное натяжение, т.е. преднатяг. Конусность первых конусных поверхностей 5, 7 находится под углом 1° относительно продольной оси колонны 2 кондуктора. Аналогично, вторые конусные поверхности 6, 8 имеют ту же конусность, что и первые.According to a non-limiting embodiment, these conical surfaces are solid conical surfaces extending over the entire circumference of the columns. In place of the first conical surfaces 5, 7, the diameter of the outer part of the conductor column 2 decreases in the direction of its end part so that when the conductor column 1 is placed in the direction column 2, a pre-tension is formed, i.e. preload. The taper of the first conical surfaces 5, 7 is at an angle of 1 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column 2. Similarly, the second conical surfaces 6, 8 have the same taper as the first.

Первые и вторые конусные поверхности являются опорными и при установке создают преднатяг между корпусом колонны 1 направления и корпусом колонны 2 кондуктора.The first and second conical surfaces are abutment and, when installed, create a preload between the housing of the column 1 of the direction and the housing of the column 2 of the conductor.

Конусность третьих конусных поверхностей 9, 11 находится под углом 19° относительно продольной оси колонны 2 кондуктора.The taper of the third conical surfaces 9, 11 is at an angle of 19 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column 2.

Конусность четвертых конусных поверхностей 10, 12 находится под углом 30° относительно продольной оси колонны 2 кондуктора. Согласно предлагаемому изобретению колонну 2 кондуктора опускают в колонну 1 направления под собственным весом, иными словами, под действием силы тяжести. При установке колонны 2 кондуктора в колонну 1 направления первая конусная поверхность 5 колонны 2 кондуктора сопрягается с первой конусной поверхностью 7 колонны 1 направления, а вторая конусная поверхность 6 колонны 2 кондуктора сопрягается со второй конусной поверхностью 8 колонны 1 направления. Таким образом, колонна 2 кондуктора опирается своими конусными поверхностями на конусные поверхности колонны 1 направления, то есть обеспечивается вклинивание колонны 2 кондуктора в колонну 1 направления. При этом создается преднатяг между колонной 2 кондуктора и колонной 1 направления, а между третьими конусными поверхностями 9, 11 и четвертыми конусными поверхностями 10, 12 сохраняется зазор, как показано на фиг. 4 и фиг. 5.The taper of the fourth conical surfaces 10, 12 is at an angle of 30 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column 2. According to the invention, the conductor column 2 is lowered into the direction column 1 under its own weight, in other words, under the influence of gravity. When installing the conductor column 2 in the column 1 of the direction, the first conical surface 5 of the column 2 of the conductor mates with the first conical surface 7 of the column 1 of the direction, and the second conical surface 6 of the column 2 of the conductor mates with the second conical surface 8 of the column 1 of the direction. Thus, the conductor column 2 is supported by its conical surfaces on the conical surfaces of the direction column 1, that is, the conductor column 2 is wedged into the direction column 1. In this case, a preload is created between the conductor column 2 and the direction column 1, and a gap is maintained between the third conical surfaces 9, 11 and the fourth conical surfaces 10, 12, as shown in FIG. 4 and FIG. 5.

При воздействии изгибающих сил, действующих на колонну 2 кондуктора из-за волн и течений, необходимо обеспечить максимальную передачу изгибающих сил на колонну 1 направления. В этом случае указанные нагрузки, а также все весовые нагрузки, превышающие усилие минимальной установки в 200 т, перераспределяются от первых и вторых конусных поверхностей 5, 7, 6, 8 третьим конусным поверхностям 9, 11 с большим углом конусности, величина которого составляет 19°.When exposed to bending forces acting on the column 2 of the conductor due to waves and currents, it is necessary to ensure maximum transfer of bending forces to the column 1 direction. In this case, these loads, as well as all weight loads exceeding a minimum installation force of 200 tons, are redistributed from the first and second conical surfaces 5, 7, 6, 8 to the third conical surfaces 9, 11 with a large taper angle, the magnitude of which is 19 ° .

Четвертые конусные поверхности 10, 12 с углом конусности, величина которого составляет 30°, являются страховочными и способны воспринимать экстремальные нагрузки, величина которых превышает проектные значения. Колонна 2 кондуктора и колонна 1 направления выполнены из жаропрочной релаксационностойкой стали, например, из стали AISI 8630, имеющей аналог сталь 30ХМА, категории прочности 586 МПа.The fourth conical surfaces 10, 12 with a taper angle of 30 ° are safety belts and are able to absorb extreme loads, the magnitude of which exceeds the design values. The conductor column 2 and the direction column 1 are made of heat-resistant relaxation steel, for example, AISI 8630 steel having an analogue steel 30XMA, strength category 586 MPa.

Колонна 2 кондуктора и колонна 1 направления могут иметь на своих конусных поверхностях по меньшей мере один слой антифрикционного покрытия.The conductor column 2 and the direction column 1 may have at least one anti-friction coating layer on their conical surfaces.

Необходимо понимать, что описанный выше для примера предпочтительный вариант осуществления изобретения не ограничивает объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.It should be understood that the preferred embodiment of the invention described above by way of example does not limit the scope of the present invention. After reviewing the present description, those skilled in the art can suggest many changes and additions to the described embodiments, all of which will fall within the scope of patent protection of the invention defined by the following claims.

Claims (12)

1. Механизм жесткого крепления системы подводных колонных головок, содержащий:1. A mechanism for rigidly mounting a system of underwater column heads comprising: концевую часть колонны кондуктора и концевую часть колонны направления для соединения друг с другом;the end of the conductor column and the end of the direction column for connection with each other; группу храповиков со свободным ходом, установленных на концевой внешней части колонны кондуктора и представляющих собой разрезные кольца с зубчатым профилем;a group of ratchets with a free wheel mounted on the end outer part of the conductor string and consisting of split rings with a gear profile; при этом концевая внутренняя часть колонны направления выполнена в виде зубчатой поверхности для зацепления с храповиками;while the end inner part of the column direction is made in the form of a gear surface for engagement with ratchets; внешняя часть колонны кондуктора и внутренняя часть колонны направления имеют каждая первую, вторую, третью и четвертую конусные поверхности;the outer part of the conductor column and the inner part of the direction column each have first, second, third and fourth conical surfaces; причем первая конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта с первой конусной поверхностью колонны направления, а вторая конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта со второй конусной поверхностью колонны направления, при этом конусность первых конусных поверхностей и вторых конусных поверхностей находится под углом 1° относительно продольной оси колонны кондуктора;moreover, the first conical surface of the column of the conductor is made with the possibility of contact with the first conical surface of the column of direction, and the second conical surface of the column of the conductor is made with the possibility of contact with the second conical surface of the column of direction, while the taper of the first conical surfaces and second conical surfaces is at an angle of 1 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column; третья конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта с третьей конусной поверхностью колонны направления, при этом конусность третьих конусных поверхностей находится под углом 19° относительно продольной оси колонны кондуктора;the third conical surface of the conductor column is configured to contact the third conical surface of the direction column, while the conicity of the third conical surfaces is at an angle of 19 ° relative to the longitudinal axis of the conductor column; четвертая конусная поверхность колонны кондуктора выполнена с возможностью контакта с четвертой конусной поверхностью колонны направления, при этом конусность четвертых конусных поверхностей находится под углом 30° относительно продольной оси колонны кондуктора; при этом при начальном контакте первой конусной поверхности колонны кондуктора с первой конусной поверхностью колонны направления и второй конусной поверхности колонны кондуктора со второй конусной поверхностью колонны направления между третьей конусной поверхностью колонны кондуктора и третьей конусной поверхностью колонны направления, а также между четвертой конусной поверхностью колонны кондуктора и четвертой конусной поверхностью колонны направления сохраняются зазоры, величина которых рассчитана на несущую способность контакта первых и вторых конусных поверхностей.the fourth conical surface of the column of the conductor is made with the possibility of contact with the fourth conical surface of the column of direction, while the taper of the fourth conical surfaces is at an angle of 30 ° relative to the longitudinal axis of the column of the conductor; in this case, at the initial contact of the first conical surface of the conductor column with the first conical surface of the conductor column and the second conical surface of the conductor column with the second conical surface of the conductor column between the third conical surface of the conductor column and the third conical surface of the conductor column, and also between the fourth conical surface of the conductor column and the fourth conical surface of the directional column retains gaps, the value of which is calculated on the bearing capacity of the con tact of the first and second conical surfaces. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что колонна кондуктора и колонна направления выполнены из жаропрочной релаксационностойкой стали.2. The mechanism according to claim 1, characterized in that the conductor column and the direction column are made of heat-resistant relaxation steel. 3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что колонна кондуктора и колонна направления имеют на своих конусных поверхностях по меньшей мере один слой антифрикционного покрытия.3. The mechanism according to claim 1, characterized in that the conductor column and the direction column have at least one layer of antifriction coating on their conical surfaces. 4. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что храповики выполнены из конструкционной легированной стали.4. The mechanism according to p. 1, characterized in that the ratchets are made of structural alloy steel. 5. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что материал храповиков имеет минимальный предел прочности 700 МПа и минимальную твердость 35 HRC.5. The mechanism according to claim 1, characterized in that the ratchet material has a minimum tensile strength of 700 MPa and a minimum hardness of 35 HRC.
RU2019120905A 2019-07-02 2019-07-02 Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system RU2712857C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120905A RU2712857C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120905A RU2712857C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2712857C1 true RU2712857C1 (en) 2020-01-31

Family

ID=69625153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120905A RU2712857C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2712857C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3188118A (en) * 1963-05-27 1965-06-08 Cameron Iron Works Inc Pipe holding apparatus
US5002131A (en) * 1990-01-18 1991-03-26 Vetco Gray Inc. Casing tensioning mechanism for a casing hanger
US5029647A (en) * 1990-04-27 1991-07-09 Vetco Gray Inc. Subsea wellhead stabilization
US20160145960A1 (en) * 2014-11-24 2016-05-26 Vetco Gray Inc. Casing Hanger Shoulder Ring for Lock Ring Support
RU171321U1 (en) * 2017-01-09 2017-05-29 Закрытое акционерное общество "Челябинский завод технологической оснастки" LINING Casing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3188118A (en) * 1963-05-27 1965-06-08 Cameron Iron Works Inc Pipe holding apparatus
US5002131A (en) * 1990-01-18 1991-03-26 Vetco Gray Inc. Casing tensioning mechanism for a casing hanger
US5029647A (en) * 1990-04-27 1991-07-09 Vetco Gray Inc. Subsea wellhead stabilization
US20160145960A1 (en) * 2014-11-24 2016-05-26 Vetco Gray Inc. Casing Hanger Shoulder Ring for Lock Ring Support
RU171321U1 (en) * 2017-01-09 2017-05-29 Закрытое акционерное общество "Челябинский завод технологической оснастки" LINING Casing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5951061A (en) Elastomeric subsea flex joint and swivel for offshore risers
US8333243B2 (en) Tensioner anti-rotation device
US6752436B1 (en) Fatigue-resistant threaded bevelled tubular element
US4662785A (en) Apparatus and method for connecting subsea production equipment to a floating facility
US4892337A (en) Fatigue-resistant threaded connector
US7104345B2 (en) Downhole rotatable-shaft connector assembly and method
EP0270335B1 (en) Method and apparatus for tensioning a riser
US20080304916A1 (en) Pull-style tensioner system for a top-tensioned riser
US20030102136A1 (en) Rotating drilling head gripper
US4183556A (en) Liquid filled flexible sealing joint
EP3561201B1 (en) Assembly construction; method for manufacturing a construction
US20120312544A1 (en) Riser system
CZ20032441A3 (en) Threaded element for threaded tubular connection resistant to fatigue
EP0235262B1 (en) Fatigue resistant coupling for tubular members
RU2712857C1 (en) Mechanism for rigid attachment of underwater column heads system
US5382056A (en) Riser weak link
GB2138909A (en) Marine riser coupling assembly
US5247996A (en) Self preloading connection for a subsea well assembly
EP3063361B1 (en) Improved riser tensioner bearing system
US8033330B2 (en) Tool string threads
WO2006025744A1 (en) Safety joint device for a pipe
US20110048728A1 (en) Riser support system
JP6681376B2 (en) Gyro-type hang-off system
US9945401B2 (en) Failsafe system and method for reducing load in a hydraulic cylinder
RU2702489C1 (en) Unit for connection of column of conductor and column of direction

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210706

Effective date: 20210706

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210706

Effective date: 20211220