ТЕПЛОВОЙ РАСКРЕПИТЕЛЬ УНИФИЦИРОВАННЫЙ

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности, в частности, к устройству для раскрепления труб при бурении и ремонте скважин.
Рациональная и эффективная технология процесса свинчивания-развинчивания труб имеет в ряде случаев решающее значение для обеспечения надежности, долговечности и безопасности резьбовых соединений. При строительстве скважин операции свинчивания-развинчивания занимают одно из особых мест. И именно на этой стадии проявляются особенности взаимодействия двух резьб - муфты и ниппеля. Однозначно, что резьба - концентратор напряжений.
Одним из обязательных условий качественного соединения является стабильное усилие затяжки. В его отсутствие крепеж быстро выходит из строя под воздействием циклических и динамических нагрузок. Заданное усилие затяжки муфты, к примеру, обеспечивается путем ее завинчивания с определенным моментом. Однако от 60 до 90% прилагаемых при этом усилий расходуется на преодоление сил трения в витках резьбы. Средние значения коэффициентов трения установлены и приводятся в специальных справочниках, но могут существенно варьироваться в зависимости от конструкционных материалов деталей и условий внешней среды, в которой работают резьбовые соединения.
Также резьбовые соединения подвергаются в процессе спуско-подъемных операций и работы в скважине воздействию различных усилий: растягивающих, сжимающих, изгибающих и др. Наблюдения за работой резьбовых соединений показывают, что резьба в процессе эксплуатации подвергается различным видам разрушения: отказ, износ, заедание, нарушение герметичности, задир поверхности, усталостные разрушения, слом витков и конуса резьбы
Резьбовые соединения НКТ в процессе свинчивания и развинчивания подвержены значительному износу, величина которого зависит от частоты спуско-подъемных операций, длины (массы) свечей, вида смазки, наличия абразива на поверхности трущихся пар, перекосов при свинчивании и т.д. Износ резьб приводит к потере герметичности соединений, изменению величины натяга, снижению статической и динамической прочности.
Эксплуатационный ресурс резьбовых соединений, подвергающихся многократным свинчиваниям-развинчиваниям, во многом определяется структурным состоянием их элементов, которое связано с термической обработкой в процессе их изготовления. Назначение режимов термической обработки обусловлено химическим составом сталей, а также требованиями к физико-механическим характеристикам сопрягаемых пар (пределу текучести, прочности, относительному удлинению, поверхностной твердости и т.д.). Исходные требования к этим показателям, а также к соответствующим технологиям термической обработки резьбовых соединений рассматриваются в работах
Для облегчения натяга в резьбовом соединении при развинчивании, было создано изобретение, описанное в патенте (RU 2422616 МПК Е21В 19/16).
Тепловой раскрепитель относится к области нефтегазовой промышленности, в частности к устройству для раскрепления труб при бурении и ремонте скважин. Ослабляет напряжения в резьбовых соединениях труб перед их развинчиванием, обеспечивает повышение работоспособности резьбовых соединений труб нефтяного сортамента,  повышает качество и надежность резьбовых соединений в процессе развинчивания труб, увеличивает срок их службы. Тепловой раскрепитель включает в себя пьедестал и парогенератор. Последний содержит рукоятку, соединенную втулками и винтами с корпусом, в которомрасположен контейнер, включающий трубчатый электронагреватель, теплоносители и испускающий экран, при этом между корпусом и контейнером размещен теплоизоляционный материал, створки, оснащенные тепловым экраном и соединенные с корпусом подвижно при помощи петли, причем механизм открывания створок состоит из ушек, тросика, рычага и пружин, работающих на закрытие створок, механизм подачи жидкости на теплоноситель, представляющий собой отсек со съемной крышкой, в котором находится подпружиненная трубка с клапаном, а над контейнером винтами крепится крышка-упор.
Недостатком конструкции является необходимость изготовления теплораскрепителя на каждый диаметр труб НКТ.
Тепловой раскрепитель унифицированный Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройству для раскрепления соединений насосно-компрессорных труб (НКТ) при бурении и ремонте скважин.
На сегодняшний день существует множество раскрепителей, таких как: механический ключ, ключ автоматический, ключ пневматический. Конструкции данных раскрепителей справляются с поставленной задачей, но приводят к повышенному износу, в результате чего снижается срок службы НКТ.
Известен механизм для свинчивания и развинчивания штанг (SU810933), содержащий штанговый захват, имеющий выступы на наружной поверхности, и штанговый ключ, в котором с целью обеспечения при свинчивании заданного момента затяжки выполнены проточки. В другом устройстве для свинчивания и развинчивания насосных штанг (RU 2204010) наружные выступы штангового захвата выполнены самоустанавливающимися, на участке между контрключом и наружными выступами, штанговый захват снабжен поворотной наружнойвтулкой с внутренним центратором, а выступы имеют зев под насосную штангу.
Выполнение проточек в штанговом ключе не обеспечивает отключение ключа при достижении заданного момента затяжки, и технически конструкция является недоработанной.
Резьбовые соединения НКТ свинчиваются при спуске НКТ с большим натягом, для предотвращения возможных «полетов» и утечек жидкости. При проведении ремонтных работ трубы приходится развинчивать. Довольно часто усилий механизмов развинчивания оказывается недостаточно для отворота труб и приходится использовать дополнительные приемы для осуществления развинчивания, например, нагрев муфты.
В нефтепромысловой практике используется несколько способов теплового воздействия:
- индукционный нагрев, когда нагрев тел происходит за счет возбуждения в них электрических токов переменным электромагнитным полем;
- воздушный нагрев, когда нагрев тела происходит за счет подачи на поверхность потока нагретого воздуха.
Главным препятствием использования этих способов в промысловых условиях для раскрепления «неподдающихся» резьбовых соединений является низкая скорость нагрева муфты.
За прототип принято устройство - Тепловой раскрепитель (RU 2422616), состоящий из двух основных частей: парогенератора и пьедестала. Парогенератор содержит корпус с помещенным в него контейнером с теплоизоляционным материалом между ними, створки, оснащенные тепловыми экранами, и соединенные с корпусом подвижно при помощи петли, механизм открывания створок с деталями, работающими на их закрытие, и устройство подачи жидкости на теплоноситель, представляющий собой отсек со съемной крышкой, при этом створки и съемная крышка выполнены с вырезами, образующими взакрытом положении створок цилиндрическое отверстие, сопряженное с поверхностью трубы.
Пьедестал предназначен для поддержания заданной температуры теплоносителя в дежурном положении парогенератора.
Недостатком данного устройства является то, что оно предусмотрено для раскрепления только одного типоразмера резьбового соединения. Изготовлять отдельно для каждого типоразмера парогенератор экономически невыгодно. Эксплуатация их в таком случае также создает неудобства.
Задачей настоящей полезной модели является создание унифицированного теплового раскрепителя.
Поставленная задача решена следующим образом: базовый парогенератор снабжен набором сборных переходных вставок для ряда соединений труб с диаметрами, выбранными из ГОСТ 633-80 и выполненных в виде шарнирно соединенных полуколец с возможностью поворота относительно друг друга. При этом полукольца подпружинены друг к другу в направлении перпендикулярном оси шарнира, обеспечивая сомкнутое положение полуколец. В этом случае внутренняя часть образует цилиндрическую поверхность, сопряженную с поверхностью соответствующей трубы, а наружная часть ступенчатую. Меньшая ступень сопрягается с цилиндрическим отверстием, образованным створками в закрытом положении и съемной крышкой базовой части устройства, причем диаметр отверстия соответствует наибольшему диаметру трубы в выбранном ряду труб. Одновременно полукольца выполнены с ручками, позволяющими создавать их разомкнутое положение.
Конструкция предлагаемого унифицированного теплового раскрепителя отражена на фиг. 1-7.
На фиг. 1 и 2 представлены соответственно виды спереди и сверху базовой части парогенератора, а на фиг.3 и 4 изображена базовая часть со сборной переходной сменной вставкой. При этом базовую часть предусмотрено применять без сборной переходной сменной вставки для резьбового соединения с наибольшим его диаметром, а размеры вставок соответствуют меньшим диаметрам соединения в ряду типоразмеров по ГОСТ 633-80. Для промежуточных значений ряда типоразмеров изменяется только внутренний диаметр полуколец.
Базовая часть теплового раскрепителя унифицированного - парогенератор 1 - (см. фиг. 1, фиг. 2) содержит:
Рукоятку 10, соединенную с корпусом 9 втулками 15. Контейнер 7, расположенный в корпусе 9, содержит трубчатый электронагреватель 5, терморегулятор 28 и испускающий экран 3. Между корпусом и контейнером размещается теплоизоляционный материал 8. Для удержания пара около муфты в процессе ее нагрева створки 12 оснащены тепловым экраном 26. Створки соединяются с корпусом подвижно при помощи петли 16. Механизм открытия створок состоит из ушек 17, тросика 18, рычага 11. Пружина 13 работает на закрытие створок. Механизм подачи жидкости, изображенный на фиг. 1, представляет собой отсек, состоящий из трубки 24, пружины 20, клапана 21 и съемной крышки 14. Над контейнером крепится крышка-упор 23 винтами 27.
Сборная переходная сменная вставка, показанная на фиг. 3 к 4, включает правое 30 и левое 31 полукольца с ручками 32, ось 33, пружину 34. Пружина поддерживает сборную переходную сменную вставку в сомкнутом состоянии.
Фиг. 5 представляет сборную переходную сменную вставку в разомкнутом состоянии перед установкой ее на соединение муфта-труба (см. фиг. 1 и 2).
Тепловой раскрепитель унифицированный для соединения с наибольшим диаметром резьбового соединения (базовый) работает следующим образом. В дежурном положении парогенератор находится на пьедестале, и в нем поддерживается заданная температура теплоносителя. В случаях проблем с отворотом трубы парогенератор подносят к муфтетрубы (см. фиг. 7) и открывают клапан. Вода, попадая на разогретый теплоноситель, испаряется. Пар попадает в пространство вокруг муфты, ограниченное экраном и конденсируется на муфте (см. фиг. 6). Муфта нагревается, напряжение в соединении муфта-труба уменьшается, и во многих случаях проблема с развинчиванием исчезает.
В случае если необходимо раскрепить соединения муфта-труба меньших диаметров, необходимо сначала установить соответствующую сборную переходную сменную вставку, а затем на верхний торец большей ступени полуколец поместить базовый парогенератор (см. фиг. 1 и 2).
Если в ряду типоразмеров соединений муфта-труба наибольший и наименьший размеры отличаются так, что базовая часть не обеспечивает разогрев муфт всех типоразмеров, тогда полный ряд по ГОСТ 633-80 целесообразно разбить на несколько промежуточных с соответствующим количеством базовых парогенераторов.
Существенность отличий заявляемой полезной модели от прототипа заключается в следующем:
1) уменьшается число парогенераторов, что позволяет получить значительный экономический эффект;
2) снижается площадь, необходимая для складирования парогенераторов.
Внедрение заявляемого устройства позволит снизить затраты на ремонтные работы.