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 PDF

Info

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
Application number
RU2020129779A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Данилейко
Эдуард Иванович Савченко
Юрий Владимирович Сорокин
Владимир Юрьевич Федяков
Original Assignee
Общество с Ограниченной Ответственностью "АРМЗ СЕРВИС"
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 "АРМЗ СЕРВИС" filed Critical Общество с Ограниченной Ответственностью "АРМЗ СЕРВИС"
Priority to RU2020129779A priority Critical patent/RU2752905C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752905C1 publication Critical patent/RU2752905C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining 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
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1629Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1632Laser beams characterised by the way of heating the interface direct heating the surfaces to be joined
    • 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
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/08Casing joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/007Non-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

FIELD: working of plastics.
SUBSTANCE: invention relates to the mining industry and can find an application in connecting plastic pipes applied during construction of boreholes used for petroleum, gas production by chemical leaching. The method includes lowering pipes into a borehole and connecting with laser beam welding when the laser beam is located in the pipe joint area and rotated around the welded or cut pipes, and lifting the pipes and disconnecting with a laser beam in a single revolution around the connection point. PVC pipes with reinforcing components, non-transparent or slightly transparent for laser emission, are used. An annular pad with the width of the laser beam made of PVC transparent to the laser beam is inserted in the area of the pipe joint over said joint. An annular cover plate is inserted in the pipe joint with a threaded flared connection into the flare and tightened by rotation on the last turn. In end-to-end connection, the annular cover plate is clamped between the pipe joints, followed by heating the annular pad until melting, the melt uniformity is visually monitored, the pipe is lowered, and the process is repeated with the next pipe. While the pipes are removed from the borehole, the pipe joint with welding is disconnected by a laser beam and the pipes are sequentially removed from the wellhead equipment.
EFFECT: reliability and strength of connection and the pipes themselves increases during work with aggressive liquids is increased.
1 cl, 3 dwg

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 E21B 7/00, 17/04, B23K 26/00, publ. In Bull. No. 11 dated 20.04.2000), including a serial connection of drill pipes when they are lowered into borehole by laser welding and sequential separation of them by laser cutting during lifting, and the laser head is aimed at the pipe joint to be welded and does not move, and the drill pipe makes one revolution around its own axis.

Недостатки способа: при бурении скважины буровая установка подвергается сильным вибрациям, а буровая колонна - значительным продольным и радиальным колебаниям; это усложняет копирование лазерным лучом траектории свариваемого стыка труб и делает не возможной сварку без остановки бурения. Для резки труб лазером также не существует оборудования и инструментов. 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 pipe coupling 1, and the corresponding internal thread in the coupling 2 (Fig. 1, a). In the second case, an upset 3 is made at one end of the pipe and an internal pipe thread is cut in it (Fig. 1, b). The weak point of the casing, both in terms of tensile strength and tightness, is the threaded pipe connection. Sealing of threads in light operating conditions is ensured by sealing lubricants, for example, "Sealant" grease. For harsh operating conditions and especially for gas wells and wells under liquid pressure, this is not enough. Therefore, it is necessary to use laser welding (2, 3).

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 annular gasket 4 is clamped between the joints of pipes 5, after which the annular gasket 4 is heated, which ensures the passage of a laser beam to an opaque surface 5 for heating and melting.

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 pipe joints 1 with a sleeve connection 6 and a sleeveless connection into the socket 7. In the area of the pipe sleeve connection 1-6, an annular gasket 4 is inserted with the width of a PVC laser beam, transparent for the laser beam. With a sleeveless threaded socket connection 7 into the pipe joint 1, the ring gasket 4 is inserted into the socket 7 and tightened by rotation on the last turn, heats up and melts, ensuring surface welding.

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)

Способ соединения и разъединения труб лазерной сваркой, 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, отличающийся тем, что применяют трубы из ПВХ c усиливающими компонентами, непрозрачными или слабопрозрачными для лазерного излучения, в зоне стыка труб, поверх которого вставляют кольцевую прокладку 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 встык 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.A method of connecting and disconnecting pipes by laser welding, including lowering pipes into a well with a laser welding connection with the location of the laser beam in the pipe joint area and rotating around the pipes being welded or cut and lifting the pipes with a laser beam disconnecting in one revolution around the connection, characterized in that PVC pipes are used with reinforcing components, opaque or slightly transparent for laser radiation, in the area of the pipe joint, over which an O-ring is inserted with the width of a PVC laser beam, transparent to the laser beam, while the pipe joint is inserted into the bell is tightened by rotation at the last turn, and when butt-joint, the ring gasket is clamped between the pipe joints, after which the ring gasket is heated to melting, visually monitors the uniformity of the melt, the pipe is lowered and the process is repeated with the next pipe, and when the pipes are removed from the well, they are disconnected by a laser beam, the pipe joint is welded and sequentially removed from the wellhead equipment.
RU2020129779A 2020-09-09 2020-09-09 Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding RU2752905C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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