НИППЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ БУРОВЫХ ШТАНГ

Полезная модель относится к резьбовым соединениям буровых штанг, а именно к ниппельным соединениям буровых штанг, и может найти применение при проходке ударно-вращательным способом горизонтальных и восходящих буровых скважин в подземных горных выработках.
Известен байонет-соединение деталей, при котором одну деталь, имеющую прорезь, насаживают на другую деталь с соответствующим выступом и поворачивают так, чтобы выступ стопорил деталь. Такое соединение применяют для крепления деталей в различных приспособлениях, патронах металлорежущих станков, объективов в фотоаппаратах и т.д. (Политехнический словарь, изд-во "СЭ", М., 1977, С.44).
Известна цанга-приспособление в виде разрезной втулки для зажима цилиндрических или призматических предметов. Цанги применяют в металлорежущих станках, цанговых карандашах и т.д. (Политехнический словарь, изд-во "СЭ", М., 1977.С.549).
Известен целый ряд резьбовых ниппельных соединений, в том числе по патентам РФ №№49980, 60589, 60590, 60591, 63843, 64674, 64675,64676, 79926.
Одним из них является ниппельное соединение буровых штанг, состоящее из двух штанг, соединенных между собой ниппелем с цилиндрической резьбой. Центральная часть ниппеля имеет центрирующий буртик, а на внутренней поверхности концов штанг выполнены соответствующие кольцевые проточки (патент РФ №79926 на полезную модель "Ниппельное соединение буровых штанг", публ. 2009 г., МПК Е21В 17/042).
Недостаток ниппельного соединения по патенту №79926 состоит в том, что при разъединении колонны штанг ниппель может остаться ввинченным в ту или иную штангу. Это обстоятельство осложняет процесс соединения штанг в колонну и затрудняет применение средств механизации и автоматизации при свинчивании и развинчивании штанг.
Известно резьбовое соединение буровых штанг, состоящее из двух штанг, соединенных между собой ниппелем с цилиндрической резьбой, выполненной по всей цилиндрической поверхности ниппеля (Патент РФ №60589 на полезную модель "Резьбовое соединение буровых штанг", публ. 2007 г, МПК Е21В 17/042. Прототип). Один из концов ниппеля имеет дорезьбовую часть с внешней конической поверхностью, которая жестко закреплена в буровой штанге посредством радиального обжатия. Это позволяет создать условие, при котором при развинчивании штанг ниппель будет занимать определенное положение по отношению к штанге.
Недостатки резьбового соединения по патенту №60589:
- ненадежность закрепления конца ниппеля с внешней конической поверхностью в буровой штанге, в частности возможность проворачивания ниппеля при заклинке бурового долота на забое скважины;
- колебания размера наружного диаметра буровой колонны, что затрудняет использование средств механизации и автоматизации процесса свинчивания-развинчивания штанг, ухудшает условие выноса шлама из скважины.
Поставлена задача исключить возможность разъединения жесткого соединения ниппеля с буровой штангой и обеспечить постоянство внешнего диаметра буровой колонны.
Эта задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом ниппельное соединение буровых штанг состоит из двух штанг, соединенных между собой ниппелем с сплошной цилиндрической резьбой, причем дорезьбовая часть одного из концов ниппеля жестко закреплена в штанге. Согласно полезной модели дорезьбовая часть ниппеля, жестко закрепленная в штанге, имеет продольные вырезы, разделяющие дорезьбовую часть ниппеля на упругие пластины, снабженные на концах буртиками со скошенной передней гранью, которые зафиксированы в кольцевой проточке, выполненной в дорезьбовой части штанги в конце конусной проточки, начинающейся после сбега внутренней резьбы штанги, а на дорезьбовой части другого конца ниппеля выполнены лыски под ключ.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором в продольном разрезе изображена конструкция ниппельного соединения буровых штанг.
Ниппельное соединение состоит из двух буровых штанг 1 и 2 (далее - штанга) с внутренней цилиндрической резьбой и ниппеля 3 с сплошной внешней резьбой по всей его цилиндрической поверхности. Дорезьбовая часть одного из концов ниппеля 3 имеет продольные вырезы, которые разделяют ее на пластины 4, обладающие упругими свойствами. Упругие пластины 4 снабжены на концах буртиками 5 со скошенной передней гранью. Эти буртики зафиксированы в кольцевой проточке 6 и препятствуют разъединению штанги 1 и ниппеля 3. Для обеспечения беспрепятственного прохода буртика 5 к кольцевой проточке 6, между этой проточкой и сбегом внутренней резьбы штанги 1 выполнена конусная проточка 7, которая способствует жесткой фиксации буртика 5 пластины 4 в кольцевой проточке 6, что делает соединение штанги 1 и ниппеля 3 неразъемным.
Дорезьбовая часть другого конца ниппеля 3 выполнена цилиндрической и имеет лыски 8 под ключ для ввинчивания ниппеля 3 в штангу 1.
Перед началом проходки скважины, с помощью ключа ввинчивают ниппель 3 в штангу 1. Так как буртики 5 не соприкасаются с внутренней резьбой штанги 1, то они свободно входят внутрь штанги 1. При дальнейшем перемещении ниппеля 3 буртики 5 входят в контакт с гладкой поверхностью конусной проточки 7, пластины 4 изгибаются, и буртики 5,скользя по поверхности конусной проточки 7, входят в зацепление с боковой поверхностью кольцевой проточки 6, после чего пластины 4 выпрямляются. В результате этого соединение между штангой 1 и ниппелем 3 становится неразъемным, тогда как соединение между штангой 2 и ниппелем 3 остается разъемным.
Технический результат полезной модели: повышение надежности работы ниппельного соединения, улучшение условий выноса шлама из скважины, расширение возможностей использования средств механизации и автоматизации процесса свинчивания-развинчивания буровых штанг.