РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ БУРОВЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к соединениям буровых штанг, а именно к резьбовым соединениям, и может найти применение при проходке ударно-вращательным способом восходящих и горизонтальных буровых скважин в подземных горных выработках.
Для бурения восходящих и горизонтальных скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях преимущественно применяются бурильные колонны с гладкой наружной поверхностью. Гладкость наружной поверхности колонны достигается либо за счет резьбового соединения штанг труба в трубу, либо посредством использования соединительных ниппелей.
Известно ниппельное соединение буровых штанг (С.Родионов и др. Горное и буровое оборудование. М., «Недра», 1983 г., с.295-296). При ниппельном соединении буровых штанг в бурильную колонну соединительным элементом служит прорезной или гладкий ниппель, который представляет собой полый цилиндр, на наружных поверхностях концов которого выполнена цилиндрическая резьба - прямоугольная или трапециевидная. Соответствующей цилиндрической резьбой снабжены и внутренние поверхности концов соединяемых штанг. При этом стыковка между штангами производится не непосредственно между собой, а через центральную часть ниппеля, свободную от резьбы и предназначенную для захвата ниппеля ключом.
Недостаток вышеприведенного резьбового соединения буровых штанг заключается в том, что по мере движения ударного импульса по бурильной колонне его амплитуда уменьшается, вследствие чего снижается эффективность проходки скважины. Это происходит по двум причинам: во-первых, часть энергии ударного импульса поглощается соединительным элементом - ниппелем при одновременной деформации (сглаживании) импульса, во-вторых, часть
энергии ударного импульса рассеивается в окружающее пространство через свободный торец ниппеля, обращенный к забою скважины.
Известно также резьбовое соединение буровых штанг (патент РФ №49880 на полезную модель «Резьбовое соединение буровых штанг». МПК Е 21 В 17/042. Опубликовано 10.12.2005, бюл. №34. Прототип.) Резьбовое соединение состоит из двух штанг, соединенных между собой ниппелем, по всей цилиндрической поверхности которого выполнена резьба, например трапециевидная, прямоугольная. Конец ниппеля, обращенный к забою скважины имеет дорезьбовую часть с внешней конической поверхностью, которая жестко закреплена в буровой штанге посредством ее радиального обжатия. При этом кромка торца дорезьбовой части ниппеля не выступает за пределы наименьшей внутренней окружности отверстия обжатия штангой. Для повышения надежности закрепления ниппеля в штанге, на коническую поверхность дорезьбовой части нанесены продольные бороздки, канавки и т.п.
Недостаток резьбового соединения по патенту №49880 заключается в том, что в месте стыка соединяемых буровых штанг возникают радиальные усилия, вызываемые взаимодействием витков резьбы ниппеля и штанги, которые приводят к образованию трещин на торцах штанг.
Поставлена задача - исключить разрушение торцев буровых штанг и повысить надежность работы соединения.
Поставленная задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом резьбовое соединение буровых штанг состоит из двух штанг, соединенных между собой ниппелем с цилиндрической резьбой, при этом конец ниппеля, обращенный к забою скважины, имеет дорезьбовую часть с внешней конической поверхностью, который жестко закреплен в буровой штанге посредством радиального обжатия, причем кромка торца дорезьбовой части ниппеля не выступает за пределы наименьшей внутренней окружности отверстия обжатия штанги, на конической поверхности ниппеля нанесены неровности, например, в виде продольных канавок, бороздок. В соответствии с полезной
моделью, на концевых участках штанг выполнены кольцевые проточки на глубину, равную высоте профиля резьбы.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором с продольным вырезом по осевой линии изображено резьбовое соединение буровых штанг.
Резьбовое соединение буровых штанг состоит из ниппеля 1 и буровых штанг 2 и 3, концы которых имеют внутреннюю цилиндрическую резьбу 4. Ниппель 1 представляет собой пустотелый цилиндр, по наружной поверхности которого выполнена цилиндрическая резьба, например трапециевидная, прямоугольная. Конец ниппеля 1, обращенный к забою скважины, т.е. по ходу движения ударного импульса, имеет дорезьбовой участок, который выполнен в виде наружной конической поверхности 5. Эта часть 5 жестко закреплена в буровой штанге 3 посредством ее радиального обжатия 6. При этом внутренний диаметр обжатия 6 не превышает диаметр кромки торца дорезьбовой части ниппеля 5. Для увеличения механической прочности соединения ниппеля 1 и буровой штанги 3 в месте обжатия 6 на наружной конической поверхности дорезьбовой части выполнены неровности, например в виде продольных канавок, бороздок (на чертеже не показано), при этом на концевых участках штанг, выполнена кольцевая проточка 7 на глубину, равную высоте профиля резьбы (на чертеже показано выше высоты профиля резьбы).
Ударный импульс от машины ударного действия, например, перфоратора, движется сначала по буровой штанге 2, затем через стык между штангами 2 и 3 и одновременно через ниппель 1 и далее по буровой штанге 3 в направлении к забою скважины (на чертеже направление движения ударного импульса показано стрелкой). Так как конец ниппеля 1, обращенный к забою скважины, имеет дорезьбовую часть с конической поверхностью, плотно прилегающую к буровой штанге 3 в месте обжатия 6, а внутренний диаметр обжатия 6 не отличается от диаметра кромки дорезьбовой части ниппеля 5, ударный импульс беспрепятственно проходит в буровую штангу 3. При этом ударный импульс не подвергается сколь либо существенным процессам деформации и рассеяния, что значительно
уменьшает потери его энергии. Благодаря наличию кольцевых проточек 7 исключаются радиальные нагрузки на витки резьбы концевых участков штанг.
Технический эффект полезной модели - снятие радиальных нагрузок со стороны витков резьбы ниппеля на концевые участки соединяемых штанг, что позволяет увеличить прочность и долговечность работы резьбового соединения штанг.