УСТРОЙСТВО КОЛОННЫ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к нефтепромысловому машиностроению и предназначено для использования при добыче нефти из скважин.
Известны конструкции колонн насосно-компрессорных труб, содержащие трубы стандартной длины, соединенные между собой стальными муфтами посредством треугольной конической трубной резьбы (Нефтепромысловое оборудование. Справочник. Под редакцией Е.И. Бухаленко - М., Недра, 1990, 559 с., ил.). Основную часть сортамента насосно-компрессорных труб, используемых в нефтедобыче, составляют стальные трубы, в которых применяется самоуплотняющаяся резьба. При этом следует отметить низкую степень коррозийной стойкости стальных труб и, как следствие, их малый ресурс. Кроме того, большой вес колонн насосно-компрессорных труб затрудняет проведение эксплуатационных и ремонтных работ.
Известно устройство колонны насосно-компрессорных труб (RU №117491, публ. 27.06.2012), которое содержит соединенные между собой секции труб, включающие стеклопластиковые трубы, соединенные между собой неразборным соединением, и крайние стальные трубы с резьбой на концах. Секции соединены между собой резьбовыми соединительными муфтами.
Данное техническое решение позволяет уменьшить вес колонны насосно-компрессорных труб, однако использование неразборных секций труб затрудняет проведение эксплуатационных и, особенно, ремонтных работ, а наличие в их составе стальных труб, обладающих по сравнению со стеклопластиковыми более низкой степенью коррозийной стойкости, снижает коррозийную стойкость колонны в целом.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство колонны насосно-компрессорных труб, содержащее подвеску стеклопластиковых труб, соединенных стальными муфтами посредством конической трубной резьбы (RU №65945, публ. 27.08.2007). При этом стеклопластиковые трубы выполнены с утолщенными стенками на концах, а резьбовые соединения и стальные муфты для них выполнены на больший диаметр типоразмера трубы.
Данное техническое решение обеспечивает за счет применения стеклопластиковых труб значительное снижение веса колонны и повышенную коррозионную стойкость в пластовой жидкости.
Недостатком данного технического решения является недостаточная ремонтопригодность, обусловленная низкой надежностью резьбовых соединений, выполненных на концах стеклопластиковых труб. Причиной выхода резьбовых соединений из строя после нескольких сборок-разборок является деформация их под действием веса колонны. Кроме того, данная конструкция колонны не позволяет использовать для сборки-разборки стеклопластиковых труб стандартные инструменты для стальных труб.
Технической задачей, предлагаемой полезной модели является повышение ремонтопригодности и надежности колонн насосно-компрессорных труб.
Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемом устройстве колонны насосно-компрессорных труб, содержащем подвеску стеклопластиковых труб, соединенных между собой посредством резьбового соединения, трубы снабжены стальными оконцевателями, установленными на их концах, причем оконцеватели выполнены в виде втулок, имеющих установочную часть для наружного или внутреннего крепления со стеклопластиковой трубой и соединительную резьбовую часть.
Поставленная техническая задача решается также тем, что установочная часть оконцевателя для его наружного крепления со стеклопластиковой трубой содержит внутреннюю полость, имеющую упорную поверхность в донной части в плоскости перпендикулярной оси втулки для фиксации на ней концевой части трубы, входное отверстие, и стенки, образованные цилиндрическими и чередующимися коническими поверхностями, минимальный диаметр которых равен или превосходит наружный диаметр трубы, при этом один из цилиндрических участков расположен в придонной части полости, другой - у выходного отверстия, а чередующиеся конические поверхности расположены между ними, имеют конусность, направленную к выходному отверстию, и в продольном разрезе образуют пилообразный профиль, при этом соединительная часть оконцевателя имеет аксиальный цилиндрический канал с выходом во внутреннюю полость установочной части, причем диаметр этого канала равен внутреннему диаметру трубы и вместе с ней образует сплошной канал, а пространство между стенками внутренней полости установочной части оконцевателя и наружной поверхностью стеклопластиковой трубы заполнено полимерным связующим. А также тем, что стеклопластиковые трубы снабжены упрочняющими элементами в виде стальных полых цилиндров, неразъемно установленных в каналах в концевых частях, их внутренний диаметр соответствует внутреннему диаметру труб, длина составляет от 1,0 до 1,2 глубины внутренней полости установочной части оконцевателя, а толщина стенки составляет от 10 до 30% толщины стенки труб в их основной части.
Поставленная техническая задача решается также тем, что установочная часть оконцевателя для его наружного крепления со стеклопластиковой трубой содержит внутреннюю полость, имеющую упорную поверхность в донной части в плоскости перпендикулярной оси втулки для фиксации на ней концевой части трубы, входное отверстие, и стенки, образованные цилиндрической поверхностью с выполненной на ней резьбой, преимущественно ленточной, при этом концевая часть трубы снабжена соответствующей ей резьбой, а соединительная часть оконцевателя имеет аксиальный цилиндрический канал с выходом во внутреннюю полость установочной части, причем диаметр этого канала равен внутреннему диаметру трубы и вместе с ней образует сплошной канал, а пространство между стенками внутренней полости установочной части оконцевателя и наружной поверхностью стеклопластиковой трубы заполнено полимерным связующим.
Поставленная техническая задача решается также тем, что наружная поверхность установочной части оконцевателя для внутреннего крепления со стеклопластиковой трубой образована чередующимися коническими поверхностями, причем их конусность направлена в сторону обратную соединительной части оконцевателя, и в продольном разрезе имеет пилообразный профиль, оконцеватель имеет сквозной цилиндрический канал, диаметр которого равен внутреннему диаметру стеклопластиковой трубы на основном участке и вместе с ней образует сплошной канал, при этом крепление оконцевателя с трубой выполнено намоткой на его установочную часть, одновременно с намоткой самой трубы, стеклонити или стеклоткани, пропитанной полимерным связующим.
Поставленная техническая задача решается также тем, что либо соединительная резьбовая часть оконцевателя, на одном из концов трубы выполнена в виде ниппеля, на другом - в виде штуцера, а сборка труб в колонну осуществлена посредством резьбового соединения ниппель-штуцер, либо соединительная резьбовая часть оконцевателей на обоих концах трубы выполнена в виде ниппелей, при этом сборка труб в колонну осуществлена посредством соединительных муфт.
На фиг. 1 показана колонна насосно-компрессорных труб, включающая стеклопластиковые трубы 1 на каждом конце которых установлен оконцеватель 2. На виде А показан вариант сборки в колонну труб 1, снабженных оконцевателями 2 с соединительной резьбовой частью в виде ниппеля, посредством соединительной муфты 3.
На виде Б показан вариант, при котором соединительная резьбовая часть оконцевателя 2 на одном из концов трубы выполнена в виде ниппеля, на другом - в виде штуцера, а сборка труб 1 в колонну осуществлена посредством резьбового соединения ниппель-штуцер.
На фиг. 2 показан в разрезе узел соединения стеклопластиковой трубы 1 с оконцевателем 2 наружного крепления с помощью полимерного связующего 4.
Оконцеватель 2 в виде втулки имеет соединительную резьбовую часть 5 и установочную часть 6 с внутренней полостью 7. Внутренняя полость 7 содержит упорную поверхность 8, входное отверстие 9 и стенки, образованные цилиндрическими поверхностями 10 и расположенными между ними чередующимися коническими поверхностями 11. При этом один цилиндрический участок 10 расположен в придонной части полости 7 вблизи упорной поверхности 8, а другой - у выходного отверстия 9. Чередующиеся конические поверхности 11 имеют конусность, направленную к выходному отверстию 9 (убывание диаметра в направлении выходного отверстия) и в продольном разрезе образуют пилообразный профиль. Минимальные диаметры цилиндрических и чередующихся конических поверхностей равны или превосходят диаметр трубы 1. Соединительная резьбовая часть 5 оконцевателя имеет аксиальный цилиндрический канал 12 с выходом во внутреннюю полость 7 установочной части 6, при этом диаметр этого канала равен внутреннему диаметру трубы 1 и вместе с ней образует сплошной канал. Пространство между стенками внутренней полости установочной части оконцевателя 7 и наружной поверхностью трубы 1 заполнено полимерным связующим 4, которое в дополнение клеевому соединению образует клиновой замок.
На фиг. 3 в разрезе показан вариант узла соединения стеклопластиковой трубы 1 с оконцевателем 2 наружного крепления с помощью полимерного связующего 4, в котором использован упрочняющий элемент в виде стального полого цилиндра 13, неразъемно установленный в канале стеклопластиковой трубы 1. Внутренний диаметр полого цилиндра соответствует внутреннему диаметру трубы, длина преимущественно составляет от 1,0 до 1,2 глубины внутренней полости установочной части оконцевателя, а толщина стенки - от 10 до 30% толодины стенки трубы в основной ее части и определяется величиной осевой нагрузки, действующей на стеклопластиковую трубу в процессе эксплуатации и, возникающими в связи с этим, радиальными нагрузками в области клинового замка.
На фиг. 4 показан в разрезе вариант узла соединения стеклопластиковой трубы 1 с оконцевателем 2 наружного крепления, в котором стенки внутренней полости 7 установочной части 6 оконцевателя 2 образованы цилиндрической поверхностью 10 с выполненной на ней резьбой 14, преимущественно ленточной, при этом концевая часть трубы снабжена соответствующей ей резьбой.
На фиг. 5 показан в разрезе вариант соединения стеклопластиковой трубы 1 с оконцевателем 2 внутреннего крепления, в котором наружная поверхность 15 установочной части 6 оконцевателя 2 образована чередующимися коническими поверхностями, конусность которых направлена в сторону обратную соединительной части оконцевателя (убывание диаметра в направлении обратном соединительной части оконцевателя) и в продольном разрезе образуют пилообразный профиль. Оконцеватель имеет сквозной цилиндрический канал 12, диаметр которого равен внутреннему диаметру трубы 1, а крепление оконцевателя к трубе выполнено намоткой на его установочную часть одновременно с намоткой самой трубы стеклонити или стеклоткани 16, пропитанной полимерным связующим.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение ремонтопригодности и надежности колонны насосно-компрессорных труб за счет повышения прочности и кратности использования соединительной резьбы, выполненной на стальных оконцевателях. При этом высокая коррозионная стойкость собственно стальных оконцевателей по сравнению со стальными трубами в колоннах обеспечивается как снижением веса самой колонны насосно-компрессорных труб, так и исключением коррозионных процессов, свойственных колоннам из стальных труб, обусловленных распространением в них наведенных электрических токов. Это обеспечивается применением стеклопластиковых труб, являющихся диэлектриками. Кроме того, предлагаемое техническое решение обеспечивает использование инструментов и технологий, традиционно применяемых при эксплуатации стальных колонн насосно-компрессорных труб.