RU36480U1 - Равнопроходная облегченная бурильная труба диаметром 73 мм - Google Patents

Description

MnK(51)4Fr16L 9/02, E 21 В 17/00

РАВНОПРОХОДНАЯ ОБЛЕГЧЕННАЯ БУРИЛЬНАЯ ТРУБА ДИАМЕТРОМ 73 ММ . Заявленная полезная модель относится к области горного дела, а именно к стальным бурильным трубам (СБТ), предназначенным для бурения, ловильных работ, освоения и капитального ремонта скважин. Известна конструкция равнопроходной бурильной трубы ПН-73х9,2 ( ГОСТ Р 50278-92, табл.1 ) с приваренными замками ЗП-105-54 и резьбой 3-86, включающая тело трубы с высаженными наружу концевыми участками и приваренными к ним замковыми деталями ( ниппель, муфта ), внутреннее отверстие которых равно внутреннему отверстию трубы. Основные параметры резьбы 3-86 следующие: диаметр больщого основания конуса резьбы - 86,13 мм; конусность-1/6; шаг - 6,35 мм; высота нитки - 3,09 мм; угол при вершине нитки - 60°. К достоинствам трубы следует отнести высокую усталостную прочность сварного соединения и оптимальные значения следующих параметров надежности : отношение момента кручения замкового соединения Мкр.з. к моменту кручения тела трубы Мкр.т.; отношение момента сопротивления муфты WM к моменту сопротивления ниппеля WH в опасных сечениях замкового соединения; значения коэффициента высадки трубы KB и размеров фасок на упорных поверхностях ниппеля и муфты. Указанные преимущества в полной мере относятся к бурильным трубам малого диаметра ( D ) с относительно большой толщиной стенки (S ), например: к трубам размером 60x7.1 мм , 73x9.2 мм, для которых S/D больше 0,10. J в связи со значительным увеличением объемов работ в сильно искривленных и горизонтальных скважинах малого диаметра возникла острая потребность в облегченных равнопроходных бурильных трубах с прочными и износостойкими резьбовыми соединениями. За счет небольшого веса труб должна обеспечиваться возможность использования существующих станков для капитального ремонта скважин. В то же время надежные резьбовые соединения должны допускать растягивающие и крутящие нагрузки в пределах прочности тел трубы. Известна конструкция облегченной бурильной трубы размерами 73x5,5 мм с наружной высадкой концов и приваренными замками 731-95-58-5,5, резьба 3-86 (ТУ 1324-138-0147016-02 «Трубы бурильные технологические и замки к ним). Отношение S/D которых меньше 0,10. К недостаткам данной конструкции следует отнести сужение внутреннего канала в замках до 58,2 мм по сравнению с отверстием в теле трубы, равном 62 мм. Такое суждение создает препятствие при перемещении внутри бурильных труб различных приборов и устройств, особенно в горизонтальных скважинах. Кроме того, наружная фаска замка, равна 1,0 мм на 45°, не предохраняет упорные поверхности ниппеля и муфты от деформации в процессе ударов боковой поверхности замков о горные породы в скважине, окружающие конструкции, посторонние предметы. В случае деформации упорных поверхностей происходит недокрепление резьб и, как следствие, промыв и ускоренный износ соединения. Наиболее близкой к заявленной полезной модели по совокупности признаков относится бурильная труба диаметром 73 мм (2 7/8 EUx5,51) с приваренными замками 73 SL Н90 (2 7/8 SLH90), наружный диаметр которых равен 98,4 мм (3 7/8), Itp

внутренний - 61,9 мм ( 2 Ле ) ( Руководящие указания API 7G, табл.8. Механические свойства новых бурильных труб и замков). Основные параметры резьбы 2 Vs SLH90 следующие: диаметр большого основания конуса резьбы - 81,19 мм; конусность - 1/9,6; щаг - 8,47 мм; высота нитки - 2,29 мм; угол при вершине нитки - 90° ( отечественное условное обозначение резьбы 2 Vg SLH90 - 3-81 ).

К недостаткам данной конструкции следует отнести несбалансированность жесткости муфты и ниппеля, т.е. значение параметров WM/WH равно 3,0. Если значение WM/WH меньше 2,2 , то будет разрушаться муфтовая деталь замка, если WM/ WH больше 2,6 , то ослабленной является ниппельная деталь. Как показали многочисленные испытания замковых соединений, указанная закономерность прослеживается во всех случаях. Например, в забойной компоновке бурильной колонны были применены толстостенные бурильные трубы диаметром 81 мм зарубежной фирмы с наружным диаметром в замковой части, равным 95 мм, и внутренним диаметром - 54 мм. При этом расчетное значение WM/WH соответствовало 1,78. По мере износа наружного диаметра замка значение отношения WM/WH уменьшилось до 1,49 и произошло разрушение муфтовой части замка.

Кроме того, диаметр приваренных замков, равный 98,4 мм, завышен. При работе, например, в обсадных колоннах диаметром 146 мм, которыми обсажены большинство эксплуатационных скважин нефтяных регионов РФ, из-за небольшого кольцевого зазора затрудняются ловильные работы колоколами или труболовками, возникает повышенное гидродинамическое давление в кольцевом пространстве в процессе спуско-подъемных операций (СПО) и бурения.

Задачей настоящей полезной модели является создание облегченных равнопроходных бурильных труб, оптимально сбалансированных по основным параметрам надежности, позволяющих сократить затраты машинного времени на

бурение и СПО, повысить результаты выполнения различных операций в скважине.

Указанная задача решается за счет того, что в отличие от прототипа наружный диаметр Оз замкового соединения с резьбой 3-81 принят уменьшенного размера, диаметр фаски Оф в упорных поверхностях резьбы рассчитан по формуле Оф V(D3 + 0,37x Dp )/1,37 ,

где Dp - диаметр расточки в торце муфты.

Как показали исследования, величина фаски будет оптимальной, если отношение площади упорного торца муфты до снятия фаски 5 к площади контакта упорных поверхностей 6 (фиг.1 ) равно 1,37 , т. е.

Ds -D2

1,37

Оф-0р2

Сущность полезной модели представлена на фиг.1 и в табл.1. Бурильная труба БН-73х5,5 включает тело трубы 1 с наружной высадкой 2, приваренные муфту 3 и ниппель 4 замка уменьшенного размера с фаской 5 оптимальной величины и упорным торцом 6. За счет применения равнопроходных бурильных труб БН-73х5,5 с уменьшенным наружным размером замковых деталей и фаской оптимальной величины по сравнению с прототипом уменьшается противодавление на забое, снижается время выполнения различных технологических операций в скважине, повышается ресурс их работы. По усталостной прочности аи замковое соединение труб БН-73х5,5 не уступает прочности замков со стандартными резьбами. Величины параметров надежности труб БН-73х5,5 приведены в табл. 2

Основные номинальные размеры равнопроходной облегченной бурильной трубы

диаметром 73 мм

Фактические величины параметров надежности труб БН-73 с приваренными замками ЗП-95

ЗАЯВИТЕЛИ:

эльный директор

Таблица 1

Таблица 2

енерал; ныи директор ИИТнефть В.В.КОРОЛЬ

Claims (1)

1. Равнопроходная облегченная бурильная труба диаметром 73 мм, включающая тело трубы с наружной высадкой концов и приваренные замки с резьбой 3-81, торцы которых в плоскости упорного стыка снабжены наружными фасками, отличающаяся тем, что равнопроходные по отношению к отверстию тела трубы приваренные замки имеют уменьшенный размер и наружные фаски оптимального диаметра, рассчитанные по формуле

   

   где D_ф - внутренний диаметр фаски;

   D_з - наружный диаметр замка;

   D_p - диаметр расточки в торце муфты.