СОЕДИНЕНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ ПЕРЕКРЫВАТЕЛЕЙ СКВАЖИН

Предложение 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. Бюл. №33 от 27.11.96 г.), содержащее профильные трубы, соединяемые концы которых выполнены цилиндрического профиля 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.
Недостатком данного соединения является сложность его изготовления в части образования расширенных в радиальном направлении кольцевых участков (буртов), а также низкая надежность перекрытия вследствие нарушения герметичности соединений труб при установке перекрывателя в скважине, так как ниппельные концы труб при прохождении через них развальцевателя, деформируясь, отходят от муфтовых концов других труб, с которыми они соединены, внутрь труб, ослабляя соединение. Этот недостаток усугубляется тем, что из-за минимальной толщины ниппельных концов труб при развальцовывании в них появляются микротрещины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Соединение профильных труб перекрывателей скважин» (патент РФ на полезную модель №56932, 7 Е21В 29/10, опубл. Бюл. №27 от 27.09.06 г.), содержащее профильные трубы, соединяемые концы которых выполнены цилиндрического профиля и снабжены муфтовой и ниппельной резьбой 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, при этом ниппельный конец снабжен сужением 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. Кроме того, эластичные кольца могут снабжаться кольцевыми выступами.
Недостатком данного соединения является высокая вероятность деформации муфтового конца наружного стыка соединения в районе конусных взаимообращенных поверхностей труб при превышении момента их свинчивания, что может привести к разгерметизации соединения. Кроме того, данному соединению также присущи недостатки, связанные с указанным выше «концевым эффектом», когда ниппельные концы труб, деформируясь при развальцовке, отходят внутрь труб от муфтовых концов.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание такого соединения профильных труб, которое после развальцовки или дорнирования обеспечивает надежную герметизацию соединений.
Техническая задача решается описываемым соединением профильных труб перекрывателей скважин, содержащем профильные трубы, соединяемые концы которых снабжены муфтовой и ниппельной цилиндрической резьбой на взаимообращенных поверхностях, а также эластичные кольца между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями муфтовой и ниппельной резьб.
Новым является то, что муфтовый конец резьбы выполнен снаружи коническим и более упругим, чем взаимообращенный ниппельный конец резьбы, при этом ниппельный конец резьбы выполнен с высадкой внутрь.
На чертеже изображено соединение профильных труб перекрывателей скважин (частично в разрезе).
Соединение состоит из профильных труб 1 и 2, соединяемые концы которых 3 и 4 снабжены муфтовой 5 и ниппельной 6 цилиндрической резьбой на взаимообращенных поверхностях, а также эластичных колец 7 и 8, одно из которых 7 установлено со стороны внутреннего стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями 9 и 10 соответственно муфтовой 5 и ниппельной 6 резьб. А второе эластичное кольцо 8 расположено со стороны наружного стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями 11 и 12 также муфтовой 5 и ниппельной 6 резьб.
Муфтовый конец 3 профильной трубы 1 имеет наружную конусную поверхность 13. диаметрально расширяющуюся от торца трубы к ее профильной части, и выполнен из более прочной и упругой стали, чем взаимообращенный ниппельный конец 4 профильной трубы 2. При этом ниппельный конец 4 профильной трубы 2 имеет высадку внутрь в виде внутреннего кольцевого выступа 14.
Соединение работает следующим образом.
Профильные трубы 1 и 2 свинчивают соответственно концами 3 и 4 их муфтовой 5 и ниппельной 6 резьбами на устье скважины, контролируя при этом целостность эластичных колец 7 и 8. Далее спускают перекрыватель на колонне бурильных труб (не показано) до интервала его установки и нагнетанием жидкости под давлением внутрь перекрывателя выправляют его профильные части.
При этом эластичное кольцо 7 воспринимает на себя внутреннее давление и взаимодействуя с цилиндрическими поверхностями 9 и 10 муфтовой 5 и ниппельной 6 резьб уплотняет резьбовое соединение до полного выправления профильных частей перекрывателя.
Затем развальцевателем или дорном расширяют цилиндрический участок соединения до плотного прилегания его к стенкам скважины (не показано). При этом эластичное кольцо 8 сжимается и, в пределах упругой деформации,
взаимодействуя с цилиндрическими поверхностями 11 и 12 муфтовой 5 и ниппельной 6 резьб, герметизирует соединение от действия наружного давления до полной его раздачи.
Одновременно, по мере раздачи соединения, наружная конусная поверхность 13 муфтового конца 3 профильной трубы 1 выпрямляется до горизонтального состояния, прижимаясь к стенкам скважины и создавая при этом «пружинящий эффект», когда за счет большей прочности и упругости муфтового конца 3 профильной трубы 1 муфтовая резьба 5 плотно обжимает взаимообращенную ниппельную резьбу 6 ниппельного конца 4 профильной трубы 2, усиливая герметизирующий эффект резьбового соединения.
Кроме того, внутренний кольцевой выступ 14 ниппельного конца 4 профильной трубы 2 при развальцовке за счет вдавливания и дополнительного наклепа металла предотвращает деформацию этого конца из-за «концевого эффекта» и защищает ниппельную резьбу 6 от растрескивания.
Преимущество предлагаемой конструкции соединения заключается в том, что обеспечивается его герметичность от внешнего и внутреннего давления, а более прочный и упругий муфтовый конец соединения, постоянно находясь в напряженном состоянии, плотно обжимает взаимообращенный ниппельный конец, усиливая герметизирующий эффект соединения.
Кроме того, выполнение ниппельного конца соединения с внутренним кольцевым выступом позволяет повысить надежность соединения за счет большего контактного давления даже при проявлении «концевого эффекта», когда ниппельные концы труб, деформируясь при развальцовке, отходят внутрь труб от муфтовых концов.
Использование предлагаемой конструкции соединения профильных труб перекрывателей скважин позволяет обеспечить высокое качество изоляции зон осложнения бурения и нарушения герметичности обсадных колонн в скважинах.