ТЕРМОИЗОЛИРУЮЩЕЕ НАПРАВЛЕНИЕ

Полезная модель относится к устройствам, используемым при бурении скважин, а именно к термоизолирующим направлениям предназначенным для бурения скважин в льдистых, мерзлых породах.
Известно устройство термоизолирующее направление типа «Джол» [В.Ф. Буслаев, П.С. Бахметьев, С.А. Кейн, В.М. Юдин. Строительство скважин на Севере: Монография. - Ухта: УГТУ, 2000. - с. 169-170, рис. 6.7], применяемое в процессе бурения для предотвращения протаивания окружающих мерзлых пород и промерзания оборудования в процессе бурения. Известное термоизолирующее направление содержит внутреннюю и наружную коаксиальные трубы и размещенный между ними теплоизолирующий материал. Направление выполнено сварным из двух 9 метровых секций.
Основным недостатком направления является его большая длина, которая существенно затрудняет установку термоизолирующего направления в скважину.
Известно термоизолирующее направление (патент РФ №74415 от 20.08.2008 г.), которое содержит внутреннюю и наружную коаксиальные трубы и размещенный между ними теплоизолирующий материал. Термоизолирующее направление выполнено сборно-разборным из верхней и нижней частей, в зоне стыка которых внутренние трубы выступают из наружных труб и снабжены соединенными между собой фланцами. Зона стыка верхней и нижней частей перекрыта обечайкой. Полость между обечайкой и внутренней трубой заполнена теплоизолирующим материалом. Предложенное устройство позволяет упростить установку термоизолирующего направления в скважину за счет использования отдельных секций меньшей длины, но фланцевое соединение обладает низкой надежностью при использовании термоизоляционного направления длиной до 600 м и требует использования специального оборудования или дополнительных приспособлений при монтаже на скважине.
Технической задачей решаемой заявленным техническим решением является создание составного термоизоляционного направления заданной длины, имеющим надежное соединение при сохранении, используемых технологических приемов и технических средств при бурении скважин.
Технический результат заявленного технического решения заключается в упрощение сборки теплоизолирующего направления с использованием стандартного оборудования, при повышении надежности соединения отдельных секций термоизолирующего направления заданной длины.
Заявленный технический результат достигается тем, что теплоизолирующее направление, включающее по меньшей мере две секции первую и вторую, соединенные между собой муфтой и стакан, при этом каждая первая и вторая секции содержит внутреннюю и наружную трубы, между которыми размещен теплоизолирующий материал, длина каждой внутренней трубы больше длины каждой наружной трубы, каждая внутренняя труба на обоих концах имеет резьбу для соединения посредством муфты, и установленные фиксирующие фланцы, каждый фиксирующий фланец состоит из первого и второго кольцевого элемента, между которыми расположено уплотнительное кольцо взаимодействующее с наружной поверхностью внутренней трубы, и которые соединены по средством крепежных элемент, наружная поверхность фиксирующих фланцев контактирует с внутренней и торцевой поверхностью наружной трубы, при этом первый кольцевой элемент имеет по краю выступ для упора в него торцевой поверхности наружной трубы, стакан установлен в месте соединения секций, и пространство под стаканом заполнено теплоизолирующим материалом.
Согласно заявленного технического решения, внутренняя труба снабжена первым и вторым хомутами для крепления стакана.
Согласно заявленного технического решения, первый хомут имеет коническую поверхность для упора в нее стакана.
В последующем, заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 - изображено термоизолирующее направление выполненное из двух секций;
Фиг. 2 - изображена фиксирующая муфта;
Фиг. 3 - изображено место соединения двух секций термоизолирующего направления.
В приведенном примере конкретного выполнения заявленного технического решения (фиг. 1) теплоизолирующее направление включает две секции 1.1 и 1.2, муфту 2 и стакан 3. Секции 1.1 и 1.2 имеют одинаковую конструкцию и содержат внутреннюю трубу 4 и наружную трубу 5. Пространство между внутренней трубой 4 и наружной трубой 5 заполнено теплоизолирующим материалом 6. Для удобства монтажа теплоизолирующего направления длина внутренней трубы 4 больше длины наружной трубы 5. Внутренняя труба 4 на обоих концах имеет резьбу (на чертежах не обозначена) для соединения секций между собой посредством муфты 2. Резьба на внутренней трубе 2 и муфте 2 выполнена на конической поверхности.
На обоих концах внутренней трубы 4 установлены фиксирующие фланцы 7, которые жестко крепят наружную трубу 5 на внутренней трубе 4.
Каждый фиксирующий фланец 7 (фиг. 2) состоит из первого кольцевого элемента 8 и второго кольцевого элемента 9, которые соединены по средством крепежных элементов, например болтами 10. Для такого соединения достаточно в первом кольцевом элементе 8 по его окружности выполнить сквозные отверстия под головку болта 10, а во втором кольцевом элементе выполнить ответные отверстия с резьбой для вворачивания болта 10. Первый кольцевой элемент 8 и второй кольцевой элемент 9 имеют угловые скосы 11 и 12 соответственно, выполненные на торцевых поверхностях со стороны внутреннего диаметра и обращенные друг к другу. При соединении первого кольцевого элемента 8 и второго кольцевого элемента 9 угловые скосы 11 и 12 образуют кольцевую канавку, в которую устанавливают уплотнительное кольцо 13, взаимодействующее с наружной поверхностью внутренней трубы 4. Первый кольцевой элемент 8 имеет по внешнему краю выступ 14.
Наружная труба 5 устанавливается на внутренней трубе 4 посредством фиксирующих фланцев 7 (фиг. 3), наружная поверхность которых контактирует с внутренней и торцевой поверхностью наружной трубы 5. Для фиксирования наружной трубы 5 на внутренней трубе 4 на первом кольцевом элементе 8 выполнен выступ 14, в который упирается торцевая поверхность наружной трубы 5.
Стакан 3 (фиг. 3) установлен в месте соединения первой секций 1.1 и второй секции 1.2 и закрывает образовавшееся открытое пространство между фиксирующими фланцами 7. Для соблюдения режима теплоизоляции пространство под стаканом 3 в месте соединения первой секции 1.1 и второй секции 1.2 заполнено теплоизолирующим материалом.
В приведенном примере конкретного выполнения крепление стакана 3 осуществляется посредством первого хомута 15 и второго хомута 16. Первый хомут 15 устанавливается на внутреннюю трубу 4 секции 1.1 и взаимодействует со стаканом 3 по торцевой поверхности. Второй хомут 16 устанавливается на внутреннюю трубу 4 присоединенной второй секции 1.2. Второй хомут 16 имеет на внешней кольцевой поверхности резьбовые отверстия (на чертеже не показаны), а стакан 3 имеет на соответствующем конце отверстия 17 под крепежные элементы, например болты 18. При вворачивании болтов 18 в резьбовые отверстия хомута 16 второй конец стакана 3 жестко фиксируется на внутренней трубе 4 первой секции 1.1 и второй секции 1.2.
Первый хомут 15 имеет на внешней поверхности полоску конической поверхности, в которую упирается ответная коническая внутренняя поверхность стакана 3.
Первый хомут 15 и второй хомут 16 могут быть выполнены, например, в виде двух стальных полуколец скрепленных болтами.
Сборка первой секций 1.1 и второй секции 1.2 осуществляется одинаково в следующей последовательности. На внутреннюю трубу 4, имеющую на одном конце внешнюю резьбу, а на другом муфту 2, устанавливают центраторы для соблюдения соосности внутренней трубы 4 и наружной трубы 5. Помещают внутреннюю трубу 4 с центраторами внутрь наружной трубы 5, так чтобы внутренняя труба 4 имела с двух концов одинаковые свободные участки. На концы внутренней трубы 4 надевают последовательно второй кольцевой элемент 9, уплотнительное кольцо 13 и первый кольцевой элемент 8, соединяют первый кольцевой элемент 8 и второй кольцевой элемент 9 болтами 10. Затем собранные фиксирующие фланцы 7 перемещают вдоль внутренней трубы 4, до тех пор пока торцевые поверхности наружной трубы 5 не упрутся в выступ 14. Для фиксирования наружной трубы 5 на внутренней трубе 4 осуществляют закручивание болтов 10, при этом происходит выпирание уплотнительного кольца 13 из кольцевой канавки и жесткое крепление фиксирующих фланцев 7 на внутренней трубе 4. Затем на первую секцию 1.1 со стороны муфты 2 на выступающие концы внутренней трубы 4 устанавливают первый хомут 15, а на вторую секцию 1.2 со стороны резьбы устанавливают второй хомут 16. Первый хомут 15 и второй хомут 16 устанавливаются к фиксирующим фланцам 7 без зазора. После этого осуществляют заполнение межтрубного пространства теплоизолирующим материалом 6, например двухкомпонентным пенополиуретаном и выдерживают до полной полимеризации.
Монтаж на скважине теплоизолирующего направления осуществляется следующим образом. К месту монтажа доставляются собранные секции 1.1 и 1.2 с установленными с одного конца муфтами 2 собранные в заводских условиях, стакан 3 и необходимые крепежные элементы 18.
В скважину резьбовым концом без муфты 2 опускается первая секция 1.1 с использованием стандартных элеваторов соответствующих диаметру внутренней трубы 4. На муфту 2 первой секции 1.1 наворачивается резьбовой конец второй секции 2.1 с использованием соответствующего гидравлического или пневматического ключа. На внутреннюю трубу 4 первой 1.1 и второй секций 1.2 в зоне их соединения устанавливают теплоизоляцию, например в виде двух полуколец из пенополиуретана. На вторую секцию 1.2 надевают стакан 3 и опускают его до упора в поверхность первого фланца 15, установленного на первой секции 1.1. Для упрощения установки стакана 3 первый фланец 15 имеет коническую поверхность (на чертеже не обозначена), а стакан 3 имеет с одного своего конца посадочную внутреннюю коническую поверхность. Конические поверхности первого фланца 16 и стакана 3 выполнены с одинаковым углом конусности. После чего совмещают отверстия 17 на стакане 3 и резьбовые отверстия на втором хомуте 16, стакан 3 фиксируют болтами 18. Все последующие секции устанавливают аналогично. Таким образом, термоизолированное направление составленное из одинаковых секций может иметь любую проектную длину.
Заявленное техническое решение позволяет осуществлять монтаж термоизолированного направления на скважине, используя стандартное оборудование - элеваторы применяемые при бурении, не требуя специальных приспособлений и дополнительных устройств, что упрощает монтаж. Использование конических поверхностей в местах соединения позволяет сохранить соосносность собираемой конструкции. При этом сохраняется высокая надежность соединения секций, за счет использования стандартного резьбового соединения с помощью резьбовой муфты и высокая степень теплоизоляции мест соединения.