RU2752905C1 - Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding - Google Patents
Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752905C1 RU2752905C1 RU2020129779A RU2020129779A RU2752905C1 RU 2752905 C1 RU2752905 C1 RU 2752905C1 RU 2020129779 A RU2020129779 A RU 2020129779A RU 2020129779 A RU2020129779 A RU 2020129779A RU 2752905 C1 RU2752905 C1 RU 2752905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- laser beam
- pipe
- laser
- pipe joint
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 17
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 22
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 7
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 6
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 244000309464 bull Species 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004023 plastic welding Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006385 Geon Polymers 0.000 description 1
- 229920012485 Plasticized Polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006386 Vestolite Polymers 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004021 metal welding Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 125000005498 phthalate group Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
- B29C65/16—Laser beams
- B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
- B29C65/1632—Laser beams characterised by the way of heating the interface direct heating the surfaces to be joined
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/08—Casing joints
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
- F16L13/007—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints specially adapted for joining pipes of dissimilar materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к добывающей промышленности и может найти применение для соединения пластмассовых труб, применяемых при строительстве скважин, используемых для добычи нефти, газа и методом химического выщелачивания.The invention relates to the mining industry and can be used to connect plastic pipes used in the construction of wells used for oil, gas and chemical leaching.
Известен способ лазерной сварки труб (патент RU №2704947, МПК В 23/348, опубл. 31.10.2019, Бюл. №31) включающий лазерную сварку металлических труб большого диаметра, путем создания наружного рабочего шва.The known method of laser welding of pipes (patent RU No. 2704947, IPC V 23/348, publ. 10/31/2019, bull. No. 31) includes laser welding of metal pipes of large diameter, by creating an external working seam.
Недостатком является невозможность использования для сварки пластмассовых труб.The disadvantage is the inability to use plastic pipes for welding.
Известен способ разработки нефтяного месторождения (патент RU №2433254, МПК Е21В 43/24, опубл. в Бюл. №31 от 21.04.2010 г.), спуск и крепление обсадных труб, спуск эксплуатационных колонн. Трубы при спуске в скважину соединяют между собой резьбовыми соединениями. Недостатки способа: применяемые трубы имеют высокую стоимость, а при знакопеременных нагрузках на резьбовые соединения труб, возникающие от изменений температуры, резьбовые соединения теряют герметичность. Невозможность использовать для пластмассовых труб.There is a known method of developing an oil field (patent RU No. 2433254, IPC E21B 43/24, publ. In Bulletin No. 31 of 04/21/2010), lowering and fastening of casing pipes, lowering of production strings. When running into the well, the pipes are connected to each other by threaded connections. Disadvantages of the method: the pipes used are of high cost, and with alternating loads on the threaded pipe connections arising from temperature changes, the threaded connections lose their tightness. Inability to use for plastic pipes.
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
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. Невозможность использовать для пластмассовых труб.Disadvantages of the method: when drilling a well, the drilling rig is subjected to strong vibrations, and the drill string - to significant longitudinal and radial vibrations; this complicates the copying of the trajectory of the pipe joint to be welded by the laser beam and makes it impossible to weld without stopping the drilling. There are also no equipment and tools for laser cutting pipes. Inability to use for plastic pipes.
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.Known laser-arc module for orbital welding of non-rotating circular pipe joints (patent RU No. 2548842, IPC В23К 28/02, 26/30, 101/10, published in Bull. No. 11 dated 20.04.2015), containing a guide belt , a movable orbital carriage mounted on the guide belt with the ability to move along the guide belt. A joint tracking sensor, a wire feeder and a manipulator are installed on the carriage. A laser head, an arc welding torch, a video 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. Невозможность использовать для пластмассовых труб.The disadvantage of the device is that the laser-arc module for each pipe joint to be welded must be adjusted individually. In a drilling rig, this takes a long time, increases the cost of well construction and reduces labor productivity. Inability to use for plastic pipes.
В качестве прототипа выбран Способ соединения и разъединения труб для добычи битуминозной нефти и устройство для лазерной сварки и резки при реализации способа (патент RU №2630327, МПК Е21В 43/24, опубл. 07.09.2017 г. Бюл. №25), включающий спуск труб в скважину с соединением лазерной сваркой при расположении луча лазера в зоне стыка труб и вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб и подъем труб с разъединением лазерным лучом за один оборот вокруг места соединения, луч лазера сварки или резки располагается в зоне стыка труб при вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб, трубы стыкуют торец в торец, процесс сварки труб повторяют до спуска всех свариваемых труб в скважину, при извлечении из скважины труб первую с края трубу извлекают, с возможностью вращения со скоростью резки и извлекают из устьевого оборудования.The method of connecting and disconnecting pipes for the extraction of bituminous oil and a device for laser welding and cutting during the implementation of the method (patent RU No. 2630327, IPC Е21В 43/24, publ. 07.09.2017, bull. No. 25) was selected as a prototype. pipes into a borehole with a laser-welded connection when the laser beam is located in the pipe joint zone and rotates around the pipes being welded or cut and pipes are lifted with a laser beam in one revolution around the joint, the welding or cutting laser beam is located in the pipe joint zone when rotating around the pipes being welded or pipes to be cut, the pipes are joined end to end, the pipe welding process is repeated until all pipes to be welded are lowered into the well, when the pipes are removed from the well, the first pipe from the edge is removed, rotatable at the cutting speed and removed from the wellhead equipment.
Недостатком способа является то, что способ используется для металлических труб, это удорожает строительство скважин и существует невозможность применения для скважин с агрессивными жидкостями. Невозможность использовать для пластмассовых труб.The disadvantage of this method is that the method is used for metal pipes, this increases the cost of well construction and there is an impossibility of using it for wells with corrosive liquids. Inability to use for plastic pipes.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение производительности труда при строительстве скважины, сокращение затрат вследствие применения более дешевых труб из ПВХ (поливинилхлорида) и повышение надежности работы колонн труб при использовании химических и агрессивных скважинных жидкостей.The technical objectives of the proposed invention are to increase labor productivity during well construction, reduce costs due to the use of cheaper PVC (polyvinyl chloride) pipes and increase the reliability of pipe strings when using chemical and corrosive well fluids.
Технические задачи решаются описываемым способом, включающим спуск труб в скважину с соединением лазерной сваркой при расположении луча лазера в зоне стыка труб и вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб и подъем труб с разъединением лазерным лучом за один оборот вокруг места соединения.Technical problems are solved by the described method, including lowering pipes into a well with a laser-welded joint when the laser beam is located in the pipe joint zone and rotates around the pipes being welded or cut and the pipes are lifted with a laser beam disconnected in one revolution around the joint.
Новым является то, что применяют трубы из ПВХ (поливинилхлоридные) с усиливающими компонентами непрозрачными или слабо прозрачными для лазерного излучения, в зоне стыка труб поверх которого вставляется кольцевая прокладка шириной с луч лазера из ПВХ прозрачного для лазерного луча, при этом в стык труб при резьбовом раструбном соединении кольцевая прокладка вкладывается в раструб и затягивается вращением на последнем витке, а при соединении в стык кольцевая прокладка зажимается между стыками труб, после чего производят нагрев кольцевой прокладки до расплавления, визуально контролируют равномерность расплава, спускают трубу и повторяют процесс со следующей трубой, а при извлечении труб из скважины разъединяют лазерным лучом стык труб со сваркой и последовательно извлекают их из устьевого оборудования.What is new is that PVC pipes (polyvinyl chloride) are used with amplifying components that are opaque or weakly transparent for laser radiation, in the pipe joint area, over which an annular gasket is inserted with the width of a PVC laser beam, transparent for the laser beam, while the pipe joint is a socket joint, an annular gasket is inserted into the socket and tightened by rotation at the last turn, and when connected to a joint, the annular gasket is clamped between the pipe joints, after which the annular gasket is heated until melting, visually control the uniformity of the melt, lower the pipe and repeat the process with the next pipe, and when removing pipes from the well, the pipe joint with welding is disconnected with a laser beam and sequentially removed from the wellhead equipment.
Технический результат заключается повышение производительности труда при строительстве скважины, сокращение затрат вследствие применения более дешевых труб из ПВХ (поливинилхлорида) и повышение надежности работы колонн труб при использовании химических и агрессивных скважинных жидкостей.The technical result consists in increasing labor productivity during well construction, reducing costs due to the use of cheaper PVC (polyvinyl chloride) pipes and increasing the reliability of the pipe strings when using chemical and corrosive well fluids.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Заявляемый способ поясняется с помощью рисунков 1, 2, 3, на которых показаны (рис. 1) соединения ПВХ труб резьбовые муфтовые (а) и безмуфтовые (б) (раструбные) (1) и (рис. 2) соединение встык.The inventive method is illustrated with the help of Figures 1, 2, 3, which show (Fig. 1) connections of PVC pipes, threaded coupling (a) and non-coupling (b) (socket) (1) and (Fig. 2) butt joint.
На обоих концах муфтового соединения трубы 1 нарезается наружная трубная резьба, а в соединительной муфте 2 соответствующая внутренняя резьба (рис. 1,а). Во втором случае на одном конце трубы делается высадка 3 и в ней нарезается внутренняя трубная резьба (рис. 1,б). Слабым элементом обсадной колонны как с точки зрения прочности на растяжение, так и герметичности является резьбовое соединение труб. Герметизация резьб в легких условиях работы обеспечивается за счет герметизирующих смазок, например смазка "Герметик". Для тяжелых условий работы и особенно для газовых скважин и скважин под жидкостным давлением этого недостаточно. Поэтому необходимо использовать лазерную сварку (2, 3).An external pipe thread is cut at both ends of the
Высокое качество, воспроизводимость и полное отсутствие растворителей - соединение пластиковых деталей с помощью лазера имеет много преимуществ и заменяет в различных отраслях классические методы, такие как склеивание, ультразвуковая или виброконтактная сварка. Кроме того, при соединении деталей лазером сварочный шов можно адаптировать под любую новую геометрию заготовки. Сварочные швы имеют неизменно высокое качество. При этом полученные швы обладают прочностью, которая соответствует прочности основного материала. Обычно различают четыре варианта лазерной сварки синтетических материалов: контурная, квазисинхронная, синхронная сварка и сварка по трафарету. Как правило, при сварке пластмасс используется мощность лазера до 300 Вт.High quality, reproducibility and total absence of solvents - joining plastic parts using a laser has many advantages and replaces classical methods such as bonding, ultrasonic or vibration welding in various industries. In addition, when joining parts with a laser, the weld seam can be adapted to any new workpiece geometry. Welding seams are of consistently high quality. In this case, the obtained seams have a strength that corresponds to the strength of the base material. There are usually four types of laser welding of synthetic materials: contour, quasi-synchronous, synchronous and stencil welding. Typically, when welding plastics, laser power up to 300 watts is used.
Сварка встык (рис. 2) является известным технологическим процессом, который осуществляется путем прижимания друг к другу двух противоположно направленных торцовых поверхностей двух намеченных к соединению деталей, причем указанные прилегающие концы деталей нагревают до температуры размягчения или плавления так, что их контакт под давлением позволяет получить сразу сварной шов удовлетворительного качества.Butt welding (Fig. 2) is a well-known technological process, which is carried out by pressing against each other two oppositely directed end surfaces of two parts to be joined, and these adjoining ends of the parts are heated to a softening or melting temperature so that their contact under pressure makes it possible to obtain immediately welded seam of satisfactory quality.
За редким исключением, хорошо свариваться вместе могут только полимерные материалы одинакового химического состава. Кроме того, материалы должны иметь близкий показатель текучести расплава (ПТР). На практике это обозначает, что при нагреве свариваемых поверхностей расплавленный материал обеих деталей должен иметь примерно одинаковую текучесть. Цвет полимерных материалов, как правило, определяется введением ничтожного количества (в процентном отношении) химически нейтрального пигмента.With rare exceptions, only polymeric materials of the same chemical composition can weld well together. In addition, the materials should have a similar melt flow rate (MFR). In practice, this means that when the surfaces to be welded are heated, the molten material of both parts should have approximately the same fluidity. The color of polymeric materials, as a rule, is determined by the introduction of an insignificant amount (in percentage) of a chemically neutral pigment.
Труба НПВХ (2) обсадная довольно распространена из-за высокой прочности и высокой устойчивости к химическим веществам. Способы соединения труб в обсадной колонне методом сварки дают положительный эффект для усиления прочности и герметичности конструкции. Пластиковая труба может быть изготовлена из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена низкого давления (ПНД) и полипропилена (ПП). Пластик хорошо воспринимает боковые нагрузки, коррозионностоек.PVC-U (2) casing pipe is quite common due to its high strength and high resistance to chemicals. Welding methods of connecting pipes in a casing have a positive effect on strengthening the strength and tightness of the structure. Plastic pipe can be made of polyvinyl chloride (PVC), low pressure polyethylene (HDPE) and polypropylene (PP). Plastic takes side loads well and is corrosion resistant.
Поливинилхлорид (ПВХ) относится к термопластичным синтетическим материалам. В зависимости от условий полимеризации образуются продукты различной степени полимеризации с различными физико-химическими свойствами. Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:Polyvinyl chloride (PVC) belongs to thermoplastic synthetic materials. Depending on the polymerization conditions, products of various degrees of polymerization with different physicochemical properties are formed. PVC-based materials are produced in two types:
- с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);- using a plasticizer (plasticized PVC);
- без применения пластификатора (не пластифицированный НПВХ). ПВХ - полимер, 56% веса которого составляет хлор. При использовании специальных добавок материал становится хорошо обрабатываемым и используемым. С помощью добавок можно получить широкий диапазон характеристик и адаптировать под планируемую сферу применения. Существует два класса материала ПВХ. Мягкий ПВХ, получаемый при добавлении пластификаторов (таких как, например, фталаты). Твердый ПВХ, так называемый, непластифицированный НПВХ используется в производстве трубопроводов. НПВХ - аморфный термопласт. Характеристики литых элементов из НПВХ сильно зависят от состава композита, но также от технологии. Неокрашенный НПВХ подвергается деструкции (разложению) под воздействием ультрафиолета, поэтому его окрашивают светонепроницаемыми красками.- without the use of a plasticizer (not plasticized PVC-U). PVC is a polymer, 56% of the weight of which is chlorine. When using special additives, the material becomes well processed and usable. With the help of additives, a wide range of characteristics can be obtained and adapted to the intended application. There are two grades of PVC material. Soft PVC obtained by adding plasticizers (such as phthalates). Rigid PVC, the so-called unplasticized PVC-U, is used in the production of pipelines. PVC-U is an amorphous thermoplastic. The characteristics of PVC-U cast elements are highly dependent on the composition of the composite, but also on the technology. Unpainted PVCVC undergoes destruction (decomposition) under the influence of ultraviolet radiation, therefore it is painted with opaque paints.
При лазерной сварке (3, 4) синтетических материалов трансмиссионным методом соединяются два вида термопластичных синтетических материалов: луч лазера проходит через прозрачную деталь и нагревает поглощающую. Поглощающий пластик расплавляет прозрачную область соединения. Для достаточной передачи тепла необходимо прижать соединяемые детали друг к другу с помощью подходящей фиксирующей оснастки. При этом зазор должен быть по возможности меньше 150 мкм.When laser welding (3, 4) of synthetic materials, two types of thermoplastic synthetic materials are connected by the transmission method: the laser beam passes through the transparent part and heats the absorbing one. Absorbent plastic melts the transparent area of the joint. For sufficient heat transfer, the parts to be joined must be pressed against each other using a suitable fixing device. In this case, the gap should be as small as 150 µm as possible.
Поскольку множество пригодных для сварки термопластичных синтетических материалов поглощают только небольшую долю лазерного излучения твердотельных лазеров, добавляются дополнительные материалы (присадки), например, технический углерод. За счет этого обеспечивается расплавление и сварка этих термопластов с помощью лазерного излучения. Усилие при сварке обеспечивается за счет прижима заготовки к контурной зажимной маске или специальному стеклу.Since many weldable thermoplastic plastics absorb only a small fraction of the laser radiation from solid-state lasers, additional materials (additives) such as carbon black are added. This enables the melting and welding of these thermoplastics using laser radiation. The welding force is provided by pressing the workpiece against the contour clamping mask or special glass.
Лазеры с иттербиевым волокном, излучающие длины волн 1064-1070 нм, уже использовались для сварки полимерных комбинаций прозрачного и темного цвета или там, где специальные добавки были включены для улучшения поглощения в одном или обоих полимерах для сварки. Излучение волоконного лазера с длиной волны 2 мкм непосредственно поглощается многими полимерами, что позволяет эффективно сваривать пластик/прозрачный пластик сочетания и другие сочетания цветов. Требования к зажимам при сборке под сварку ослаблены из-за более равномерного нагрева, достигаемого с обеих сторон сварного шва. Сварка излучением лазера с тулиевым волокном обычно проводится с помощью лазерного луча, с оптикой, рассчитанной на выходную мощность 2 мкм CW (обычно в диапазоне от 50 до 200 Вт) (3, 4).Ytterbium fiber lasers emitting wavelengths of 1064-1070 nm have already been used to weld transparent and dark colored polymer combinations or where special additives have been included to improve absorption in one or both of the polymers for welding. The 2μm wavelength fiber laser is directly absorbed by many polymers, making it possible to efficiently weld plastic / clear plastic combinations and other color combinations. Clamping requirements for assembly to be welded are relaxed due to the more uniform heating achieved on both sides of the weld. Welding with a thulium fiber laser is usually carried out using a laser beam, with optics designed for an output power of 2 μm CW (usually in the range from 50 to 200 W) (3, 4).
Для достижения прочного соединения используются ПВХ трубы с усиливающими компонентами в соответствии с (7) ТУ 2248-002-51758796-2008 (введение стабилизаторов -углекислые соли свинца, стеарат кальция) непрозрачными или слабо прозрачными для лазерного излучения, поэтому в стык труб должна вставляться кольцевая прокладка из материала прозрачного для излучения (обычно ПВХ без добавок - Википедия-«Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др. - бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида»). При воздействии лазерного излучения, на поверхности контакта кольцевой прокладки прозрачной для лазерного излучения и поверхности трубы из непрозрачного материала образуется нагреваемый слой который расплавляет окружающий материал и сплавляет его (3, 4, 5). Прозрачный ПВХ характеризуется светопроницаемостью до 88%. Техническая реализация иллюстрируется рис. 2, 3.To achieve a strong connection, PVC pipes with reinforcing components are used in accordance with (7) TU 2248-002-51758796-2008 (introduction of stabilizers - lead carbonate salts, calcium stearate) opaque or slightly transparent for laser radiation, therefore, an annular a gasket made of a material transparent to radiation (usually PVC without additives - Wikipedia - "Polyvinyl chloride (PVC, polyvinyl chloride, vinyl, vestolite, hostalite, vinnol, corvik, sicron, geon, nippon, sumilite, lukovil, helvik, norvik, etc. - colorless, transparent plastic, vinyl chloride thermoplastic polymer "). When exposed to laser radiation, a heated layer is formed on the contact surface of the annular gasket transparent for laser radiation and the pipe surface of an opaque material, which melts the surrounding material and fuses it (3, 4, 5). Transparent PVC is characterized light transmittance up to 88% The technical implementation is illustrated in Fig. 2, 3.
На рис. 2 приведена схема расположения прозрачной прокладки при сварке труб в стык 5. При соединении в стык кольцевая прокладка 4 зажимается между стыками труб 5, после чего производят, нагрев кольцевой прокладки 4 обеспечивающей прохождение лазерного луча к непрозрачной поверхности 5 для нагрева и расплавления.In fig. 2 shows a diagram of the location of a transparent gasket when welding pipes into a joint 5. When joining into a joint, an
На рис 3 приведена сварка резьбовых соединений труб 1 при муфтовом соединении 6 и безмуфтовом соединении в раструб 7. В зоне стыка муфтового соединения труб 1-6 вставляется кольцевая прокладка 4 шириной с луч лазера из ПВХ прозрачного для лазерного луча. При безмуфтовом резьбовом раструбном соединении 7 в стык труб 1 кольцевая прокладка 4 вкладывается в раструб 7 и затягивается вращением на последнем витке, нагревается и расплавляется, обеспечивая сварку поверхностей.Figure 3 shows the welding of threaded
Сварка и упрочнение торцов резьбовых соединений лазерным излучением обеспечивает дополнительную прочность и герметизацию для ответственных участков скважин. Обратный процесс резки обеспечивается испарением и разрушением участка сварки с кольцевой прокладкой прозрачной для лазерного излучения, обеспечивая возможность вторичного использования участков труб.Welding and hardening of the ends of threaded joints with laser radiation provides additional strength and sealing for critical sections of wells. The reverse cutting process is provided by evaporation and destruction of the weld section with an O-ring that is transparent to laser radiation, allowing the pipe sections to be reused.
Сварка резьбовых соединений обеспечивает дополнительную прочность и герметизацию соединений, возможность использовать имеющиеся складированные запасы труб и возможность ремонта существующих скважин.Welding of threaded connections provides additional strength and sealing of connections, the ability to use existing stockpiles of pipes and the possibility of repairing existing wells.
Предложенный способ имеет большое народнохозяйственное значение, позволит снизить затраты на буровые работы и повысить производительность имеющегося парка скважин (6).The proposed method is of great national economic importance, will reduce the cost of drilling and increase the productivity of the existing well stock (6).
Становится возможным быстрый текущий ремонт аварийного парка с восстановлением дебета продукта.It becomes possible to quickly repair the emergency fleet with the restoration of the debit of the product.
Литература.Literature.
1. Каталог резьбовых соединений, www.tmk-group.com.1. Catalog of threaded connections, www.tmk-group.com.
2. Журнал ВСТ, №2, 2017 г., Романов А.А. Использование обсадных труб из непластифицированного поливинилхлорида.2. VST magazine, No. 2, 2017, A.A. Romanov. Use of PVC-U casing.
3. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, Лазерная сварка пластмасс, Гордон Грэфф, http://www.omnexus.com3. ANALYTICAL PORTAL OF THE CHEMICAL INDUSTRY, Laser welding of plastics, Gordon Graff, http://www.omnexus.com
4. Рекламный проспект IPG Photonics Corporation, www.ipgphotonics.com.4. IPG Photonics Corporation handout, www.ipgphotonics.com.
5. СВАРКА ПЛАСТИКОВЫХ (ИЛИ ПЛАСТМАССОВЫХ, ПОЛИМЕРНЫХ) ИЗДЕЛИЙ, фирма «АДР-Технология», www.adr-t.ru.5. WELDING OF PLASTIC (OR PLASTIC, POLYMER) PRODUCTS, ADR-Technology company, www.adr-t.ru.
6. Синев С. В. Модели процесса бурения // Нефтегазовое дело. 2009. №2.6. Sinev SV Models of the drilling process // Oil and Gas Business. 2009. No. 2.
7. ТУ 2248-002-51758796-2008.7.TU 2248-002-51758796-2008.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129779A RU2752905C1 (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129779A RU2752905C1 (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752905C1 true RU2752905C1 (en) | 2021-08-11 |
Family
ID=77349246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020129779A RU2752905C1 (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752905C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776125C1 (en) * | 2021-09-30 | 2022-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ИРЭ-Полюс" (ООО НТО "ИРЭ-Полюс") | Method for forming a monolithic drill string from casing pipes by orbital laser welding |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2011530C1 (en) * | 1992-06-29 | 1994-04-30 | Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Method for laser welding of thermoplastic materials |
RU2147664C1 (en) * | 1998-06-01 | 2000-04-20 | Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер" | Method of well drilling |
FR2812372A1 (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-01 | Coutier Moulage Gen Ind | Coupling two plastic tubes with male and female end pieces for use in vehicle includes forming weld line(s) between where parts are in contact |
JP2005305985A (en) * | 2004-03-22 | 2005-11-04 | Fine Device:Kk | Joining method of tubular materials, jointing method of tubular material and saddle, and laser jointing device |
CN106996492A (en) * | 2016-01-26 | 2017-08-01 | 华尔达(厦门)塑胶有限公司 | A kind of pipe fitting joint structure and preparation method thereof |
RU2630327C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-09-07 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for connection and disconnection of pipes for bituminous oil extraction and device for laser welding and cutting when implementing method |
RU2654909C1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-05-23 | Управляющая компания общество с ограниченной ответственностью "ТМС групп" | Method of oil well tubing recovery by laser welding |
RU2681637C1 (en) * | 2015-03-30 | 2019-03-11 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Method of connecting metal element, plastic element and plastic element, reinforced with carbon fiber |
EP3117979B1 (en) * | 2015-07-17 | 2019-08-21 | Shanghai Seeyao Electronics Co Ltd | Process and device for simultaneous laser welding |
-
2020
- 2020-09-09 RU RU2020129779A patent/RU2752905C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2011530C1 (en) * | 1992-06-29 | 1994-04-30 | Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Method for laser welding of thermoplastic materials |
RU2147664C1 (en) * | 1998-06-01 | 2000-04-20 | Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер" | Method of well drilling |
FR2812372A1 (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-01 | Coutier Moulage Gen Ind | Coupling two plastic tubes with male and female end pieces for use in vehicle includes forming weld line(s) between where parts are in contact |
JP2005305985A (en) * | 2004-03-22 | 2005-11-04 | Fine Device:Kk | Joining method of tubular materials, jointing method of tubular material and saddle, and laser jointing device |
RU2681637C1 (en) * | 2015-03-30 | 2019-03-11 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Method of connecting metal element, plastic element and plastic element, reinforced with carbon fiber |
EP3117979B1 (en) * | 2015-07-17 | 2019-08-21 | Shanghai Seeyao Electronics Co Ltd | Process and device for simultaneous laser welding |
CN106996492A (en) * | 2016-01-26 | 2017-08-01 | 华尔达(厦门)塑胶有限公司 | A kind of pipe fitting joint structure and preparation method thereof |
RU2630327C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-09-07 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for connection and disconnection of pipes for bituminous oil extraction and device for laser welding and cutting when implementing method |
RU2654909C1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-05-23 | Управляющая компания общество с ограниченной ответственностью "ТМС групп" | Method of oil well tubing recovery by laser welding |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776125C1 (en) * | 2021-09-30 | 2022-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ИРЭ-Полюс" (ООО НТО "ИРЭ-Полюс") | Method for forming a monolithic drill string from casing pipes by orbital laser welding |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2337220C (en) | Simultaneous butt and lap joints | |
US20090134203A1 (en) | Methods and apparatus for forming tubular strings | |
US4023831A (en) | Plastic pipe fitting | |
US7150328B2 (en) | Method for interconnecting adjacent expandable pipes | |
US20020100540A1 (en) | Simultaneous butt and lap joints | |
US7513715B2 (en) | Subterranean barriers, methods, and apparatuses for forming, inspecting, selectively heating, and repairing same | |
US9285063B2 (en) | Connection fitting for connecting thermoplastic pipes | |
CA2518469C (en) | Pipe/connector weld joint, and methods of welding same | |
RU2752905C1 (en) | Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding | |
CN107636377A (en) | Equipment for repairing polyolefin pipe and structure | |
US10562235B2 (en) | Method for assembling tubular joining sleeve and a conduit lining tube by laser welding | |
JP2009083406A (en) | Pipe joining method | |
US7588178B2 (en) | Connecting conduits for fluids | |
RU2630327C1 (en) | Method for connection and disconnection of pipes for bituminous oil extraction and device for laser welding and cutting when implementing method | |
CN102218752A (en) | Polyethylene gas pipeline pressure holing device and method | |
US11754215B2 (en) | Apparatus and method for friction welding of reinforced thermosetting resin pipe joints | |
JPH1034373A (en) | Welding method for double tube structure | |
JP2008001022A (en) | Method for connecting pipe and apparatus for connecting pipe | |
CN100556648C (en) | The fusion process of pipeline | |
JP4492784B2 (en) | Laser welding member manufacturing method | |
CN109073128B (en) | Reinforcing member for joint portion of fluorocarbon resin pipe and reinforcing method | |
JP2006095532A (en) | Friction stir welding method | |
US5388863A (en) | Method and apparatus for joining in-situ cement-mortar lined pipelines | |
KR910009461Y1 (en) | Joining apparatus for synthetic resin pipe | |
Atanasov | Institute ofElectronics, Bulgarian Academy of Sciences |