РАЗГРУЗОЧНЫЙ ПЕРЕВОДНИК ДЛЯ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способу спуско-подъемных операций колонн насосно-компрессорных и обсадных труб, а именно устройствам, используемым для соединения или разъединения сегмента композитных стеклопластиковых труб.
Обустройство подземных скважин связано со сборкой колонн насосно-компрессорных и обсадных труб, каждая из которых содержит множество удлиненных, тяжелых трубных сегментов, идущих вниз от подъемных установок в скважину.
Для спуска труб используют инструмент, в качестве которого используют обычный блок верхнего привода для сборки колонн труб. Колонна труб содержит несколько трубных сегментов, которые по резьбе соединены друг с другом
Соединения для труб, используемых внутри и вокруг нефтяных скважин должны быть достаточно прочными, независимо от того, где находятся стыки труб: подвешены ли в колодце, скважине или используются над землей. Разъемы на стыках труб должны быть в состоянии обеспечить надежную герметизацию при различных суровых условиях: таких как воздействие высоких температур, высоких давлений, напряжений и агрессивных агентов.
В соответствии с международными стандартами (см. ISO 14692-2 Petroleumandnaturalgasindustries - Glass-reinforcedplastics (GRP) piping - Part 2: Qualificationandmanufacture, р. 3-4), одним из основных требований, предъявляемым к материалу труб, является прогнозируемое долговременное поведение изделий. Трубы должны быть рассчитаны на эксплуатацию в течение как минимум 20 лет при температуре выше 65°C. Для этого полимерная матрица должна иметь температуру стеклования не менее 95°C, а из армирующих материалов предпочтение отдается стекловолокну.
Стеклопластиковые трубы должны иметь высокопрочное резьбовое соединение, обеспечивающее возможность многократных свинчиваний и развинчиваний труб.
Соединение труб из композиционных материалов содержит сопряженные друг с другом соединительные элементы - раструб и ниппель.
При многократном свинчивании/развинчивании сегмента трубы резьбовые соединения стираются, что уменьшает срок службы трубы.
Свинчивание/развинчивание резьбового соединения композитной трубы заключается в том, что помещают резьбовую часть ниппеля в резьбовую часть муфты, прикладывают крутящий момент для свинчивания ниппеля с муфтой.
Труба с наружной резьбой, определяется как «ниппель» и труба с внутренней резьбой, определяется как «муфта», а ниппель выполнен с возможностью свинчивания с муфтой. Помещают резьбовую часть ниппеля в резьбовую часть муфты, прикладывают крутящий момент для свинчивания ниппеля с муфтой.
Переводники для насосно-компрессорных труб предназначены для соединения между собой насосно-компрессорных труб разных диаметров, а также подземного оборудования, имеющего присоединительные концы с резьбой насосно-компрессорных труб, используемого при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. (ГОСТ 23979-80 Переводники для насосно-компрессорных труб. Технические условия.)
Обычный переводник для насосно-компрессорных труб содержит патрубок с резьбой треугольного профиля для соединения труб с высаженными наружу концами.
Задачей полезной модели является создание устройства, компенсирующего вес трубы при свинчивании/развинчивании резьбового соединения композитной трубы, ведущего к уменьшению степени износа резьбового соединения, т.е. увеличения общего количества циклов свинчивания/развинчивания резьбового соединения, что приводит к увеличению срока службы трубы.
Техническим результатом является уменьшение степени износа резьбового соединения, и как следствие увеличение срока службы трубы.
Поставленная задача достигается тем, что разгрузочный переводник для насосно-компрессорных труб, содержит патрубок с резьбой треугольного профиля для соединения труб с высаженными наружу концами и дополнительно содержит упорный фланец, пружину, полумуфту, упорный подшипник и выступ на внешней цилиндрической части поверхности. Патрубок соединен с полумуфтой посредством гладкой треугольной резьбы, а пружина расположена между упорным подшипником и упорным фланцем.
При эксплуатации резьбового соединения резерв работоспособности определяется рабочей высотой профиля резьбы, так как износу, в основном, подвергаются гребни выступов профиля резьбы, наиболее распространенной мерой износа резьбы отдельной детали является линейная убыль высоты гребня как половины рабочей высоты профиля.
О степени износа и резерве работоспособности резьбы судят по отклонениям геометрии от номинальной.
В заявляемой полезной модели был проведен ряд испытаний по оценке влияния веса стеклопластиковой трубы (СП) на кратность свинчивания/развинчивания стеклопластиковых НКТ (насосно-компрессорных труб).
Свинчивание резьбовых частей СП НКТ проводилось моментным ключом.
Профиль резьбы СП НКТ соответствует профилю треугольной резьбы металлических насосно-компрессорных труб по ГОСТ 633-80.
Результаты испытаний представлены в табл.1.
Свинчивание/развинчивание образца №1 производилось под нагрузкой 35 кг без компенсации веса трубы. При свинчивании/развинчивании образца №2 вес трубы был частично компенсирован и составил 3 кг.
После каждой операции свинчивания/развинчивания производился оптический контроль профиля резьбы на микроскопе УИМ-21, а также контроль натяга ниппельной части резьбы резьбовыми калибрами по ГОСТ 10654-81 (табл.1).
Как следует из таблицы 1 значение кратности свинчивания/развинчивания, когда изменение геометрических параметров профиля резьбы находится в поле допустимых значений, составляет:
- для образца №1 (35 кг) не более 3-х;
- для образца №2 (3 кг) не более 8-ми.
С целью увеличения количества операций свинчивания/развинчивания необходимо минимизировать либо полностью устранить воздействие массы трубы при монтаже вертикально работающих труб из композиционных материалов.
С такой целью было разработано устройство - разгрузочный переводник для насосно-компрессорных труб.
Описание устройства:
Полезная модель представлена на чертежах (фиг. 1, фиг. 2).
Разгрузочный переводник для насосно-компрессорных труб 3 представляет собой металлическую разборную конструкцию (Фиг. 2), состоящую из патрубка 8, упорного фланца 7, пружины 5, полумуфты 6 и упорного подшипника 10. Свободный конец патрубка 8 имеет наружную высаженную треугольную резьбу с шагом 8 ниток на дюйм, профиль которой соответствует профилю металлических НКТ по ГОСТ 633-80. При этом резьба имеет большую длину и предназначена для свинчивания со стеклопластиковыми НКТ. С другого конца патрубок 8 соединяется полумуфтой 6 посредством гладкой треугольной резьбы 10 ниток на дюйм по ГОСТ 633-80. Патрубок 8 имеет на цилиндрической части выступ 9, представляющий собой ограничитель для свободного хода упорного фланца 7.
При подъеме колонны труб, под нагрузкой, превышающей номинальную, пружина 5 сжимается и фланец 7 упирается в торец полумуфты 6, перераспределяя усилия на всю металлическую конструкцию.
Описание работы:
Свинчивание/развинчивание резьбового соединения композитной трубы, заключается в том, что помещают резьбовую часть ниппеля в резьбовую часть муфты, прикладывают крутящий момент для свинчивания ниппеля с муфтой и используют усилие с помощью разгрузочного переводника для стеклопластиковых насосно-компрессорных и обсадных труб (компенсатора) для снижения до минимума веса (сил) трубы, приложенной к резьбе сегмента трубы.
Перед спуском труб производится предварительное свинчивание металлического разгрузочного переводника 3 со стеклопластиковой трубой 2 (Фиг. 1) с раструбной частью трубы с моментом затяжки резьбового соединения согласно рекомендациям завода -изготовителя. Стандартным трубным элеватором 1 производится захват и подъем трубы 2 за упорный фланец 7 металлического патрубка 8. В подвешенном состоянии происходит разгрузка веса трубы за счет сжатия пружины 5, предусмотренной конструкцией металлического переводника.
Опускание и стыковка труб между собой производится максимально плавно с целью недопущения повреждения резьбовых частей.
В момент контакта труб, сжатие пружины 5 способствует снижению осевой нагрузки на резьбовое соединение, а также компенсирует возможные ударные воздействия.
После затяжки резьбового соединения, колонна СП труб освобождается от захвата спайдера 4, опускается на глубину, равную длине одной трубы и снова фиксируется в спайдере 4. Разгрузочный переводник 3 выкручивается из трубы 2 и вворачивается в раструб следующей трубы. Далее весь цикл повторяется.
Разгрузочный переводник для насосно-компрессорных труб предназначается для соединения или разъединения сегмента композитных стеклопластиковых труб различного диаметра. Для стеклопластиковых труб различного диаметра патрубок выполняется с размером резьбы соответствующим диаметру стеклопластиковой трубы. Данные приведены в табл.2
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна», так как из известных и общедоступных источников информации не выявлено аналогичное техническое решение.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «техническая применимость», так как может выполнено из известных материалов и известными способами.