СОЕДИНЕНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ ПЕРЕКРЫВАТЕЛЕЙ СКВАЖИН
CONNECTION OF SHAPED TUBES OF SHUTTERS OF WELLS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к соединениям профильных труб между собой, расширяемых в процессе перекрытия ими зон осложнения бурения или нарушения герметичности обсадных колонн в скважинах.
Известно соединение профильных труб перекрывателей скважин (а. с. СССР №1367586, Е21В 33/12, опубл. в Бюл. №33 от 27.11.1996 г.), содержащее профильные трубы, соединяемые концы которых выполнены цилиндрическими и снабжены резьбой на взаимообращенных поверхностях, а также средства герметизации соединения, при этом соединяемые концы выполнены с буртами, образованными расширенными в радиальном направлении кольцевыми участками, а средства герметизации выполнены в виде эластичных колец, одно из которых расположено между взаимообращенными торцами буртов на наружной поверхности соединения с возможностью перекрытия наружного стыка, а второе - в расширенном кольцевом участке со стороны внутреннего стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков, при этом резьба выполнена цилиндрической с прямоугольным профилем.
Недостатками данного соединения являются сложность изготовления расширенных в радиальном направлении кольцевых участков (буртов), а также возможность выдавливания эластичного кольца со стороны внутреннего стыка резьбы и его повреждения инструментом при увеличении диаметра перекрывателя. Кроме того, в случае неплотного прижатия перекрывателя к стенкам скважины наружный герметизирующий элемент не обеспечивает герметичности резьбового соединения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является соединение профильных труб перекрывателей скважин (патент на полезную модель №56932, Е21В 29/10, опубл. в Бюл. №27 от 27.09.2006 г.), содержащее профильные трубы, соединяемые концы которых выполнены цилиндрическими и снабжены муфтовой и ниппельной резьбами на взаимообращенных поверхностях, а также средства герметизации соединения, выполненные в виде двух эластичных колец, одно из которых установлено в расширенном кольцевом муфтовом конце со стороны внутреннего стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков, в ниппельном конце выполнено сужение под второе эластичное кольцо со стороны наружного стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков, причем наружный стык выполнен в виде конусных плотно прилегающих взаимообращенных поверхностей труб.
Недостатком этого соединения является повышенная жесткость поперечного сечения, зависящая от момента сопротивления изгибу, что является причиной непрохождения перекрывателя в скважину в интервалах с большой интенсивностью искривления ствола. Кроме того, отсутствие на его наружной поверхности герметизирующего элемента (пакера) не исключает перетока жидкости между стенками установленного перекрывателя и скважины.
Техническими задачами предлагаемого соединения профильных труб являются уменьшение жесткости поперечного сечения и исключение перетока жидкости между стенками перекрывателя и скважины.
Технические задачи решаются соединением профильных труб перекрывателей скважин, содержащим профильные трубы, соединяемые концы которых выполнены цилиндрическими и снабжены муфтовой и ниппельной резьбами на взаимообращенных поверхностях, а также средства герметизации соединения, выполненные в виде двух эластичных колец, одно из которых установлено в расширенном кольцевом муфтовом конце со стороны внутреннего стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков, в ниппельном конце выполнено сужение под второе эластичное кольцо со стороны наружного стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков, причем наружный стык выполнен в виде конусных плотно прилегающих взаимообращенных поверхностей труб.
Новым является то, что выше и/или ниже резьбового соединения на цилиндрическом участке выполнено сужение в виде чередующихся кольцевых утолщений и впадин, на наружной поверхности которого приварена эластичная манжета заподлицо с цилиндрическим участком.
На фиг.1 изображено соединение профильных труб перекрывателей скважин (разрез); на фиг.2 - соединение профильных труб перекрывателя, спущенного в скважину, после прохода инструмента, увеличивающего его до диаметра скважины (разрез).
Соединение (фиг.1) состоит из профильных труб 1 и 2, соединяемые концы которых 3 и 4 выполнены цилиндрическими и снабжены муфтовой 5 и ниппельной 6 резьбами на взаимообращенных поверхностях, а также из средств герметизации соединения, выполненных в виде двух эластичных колец 7 и 8, одно из которых 7 установлено в расширенном кольцевом муфтовом конце 9 со стороны внутреннего стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями 9 и 10. В ниппельном конце 4 выполнено сужение 11 под второе эластичное кольцо 8 со стороны наружного стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями 11 и 12, причем наружный стык соединения выполнен в виде конусных плотно прилегающих взаимообращенных поверхностей 13 и 14 труб 1 и 2 соответственно.
Выше (не показано, аналогично нижнему) и/или ниже резьбового соединения на цилиндрическом участке 15 выполнено сужение 16 в виде чередующихся кольцевых утолщений 17 и впадин 18, на наружной поверхности 19 которого приварена эластичная манжета 20 заподлицо с цилиндрическим участком.
Соединение работает следующим образом. Профильные трубы 1 и 2 свинчивают соответственно концами 3 и 4 их муфтовой 5 и ниппельной 6 резьбой на устье скважины, контролируя при этом целостность эластичных колец 7 и 8. При этом поверхности 13 и 14 соответственно труб 1 и 2 плотно соприкасаются, фиксируя их от самоотвинчивания при развальцовке перекрывателя. Далее спускают перекрыватель на колонне бурильных труб (не показано) до интервала его установки. При этом сужение 16, выполненное на цилиндрическом участке 15 в виде чередующихся кольцевых утолщений 17 и впадин 18 с манжетой 20, способствует свободному прохождению перекрывателя в интервалах с большой интенсивностью искривления ствола. Нагнетанием жидкости повышают давление внутри перекрывателя, при этом происходит выправление профильных частей труб 1 и 2. В процессе осуществления этой операции эластичное кольцо 7 принимает на себя внутреннее давление и уплотняет резьбовое соединение до полного выправления профильных частей труб 1 и 2. Затем развальцевателем или дорном расширяют цилиндрические участки соединений до плотного прилегания их к стенкам скважины 21 (фиг.2). При этом цилиндрический участок 10 (фиг.1) ниппельного конца 4, развальцовываясь, частично заходит в расширенный кольцевой муфтовый конец 9, сжимая эластичное кольцо 7, которое надежно герметизирует соединение от действия внутреннего давления. Одновременно цилиндрический участок 12 муфтового конца 3 частично заходит в сужение 11 ниппельного конца 4. При этом эластичное кольцо 8 сжимается, герметизируя соединение от действия наружного давления. Эластичная манжета 20 под действием давления со стороны расширенного участка соединения труб и стенок скважины сжимается, исключая перетоки жидкости между ними.
Преимущество предлагаемого соединения профильных труб перекрывателей скважин заключается в том, что благодаря расположенному выше и/или ниже резьбового соединения сужению, выполненному на цилиндрическом участке в виде чередующихся кольцевых утолщений и впадин, уменьшается жесткость поперечного сечения, что способствует свободному прохождению перекрывателя в скважину в интервалах с большой интенсивностью искривления ствола. Кроме того, после расширения соединения развальцевателем эластичная манжета, которая приварена на наружной поверхности цилиндрического участка, исключает переток жидкости между стенками перекрывателя и скважины.