RU2264523C1

RU2264523C1 - Production string or casing pipe connection in oil and gas wells

Info

Publication number: RU2264523C1
Application number: RU2004127540/03A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Ибрагимов (RU); Н.Г. Ибрагимов; В.В. Смыков (RU); В.В. Смыков; А.М. Артемьев (RU); А.М. Артемьев; А.М. Колпаков (RU); А.М. Колпаков; Г.Г. Халаев (RU); Г.Г. Халаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2005-11-20

Abstract

FIELD: oil industry, particularly to connect casing pipes or production strings.

SUBSTANCE: connection comprises pipes with outer cylindrical thread arranged at ends thereof, coupler with inner thread and sealing means. Pipes are provided with screw grooves located beyond the thread and having pitch equal to thread pitch. Coupler comprises shoulder extending from center of inner surface thereof and with inner cylindrical surfaces abutting the shoulder. Coupler also has ring-like or left-handed screw grooves having diameters exceeding cylindrical thread diameter. Ring-like or screw grooves are located on inner surface between thread and coupler ends. Sealing means is made as resilient rings and resilient bushes. Resilient rings are installed at coupler shoulder on inner cylindrical surfaces and may contact with end surfaces of the pipes. Resilient bushes are installed on ring-like or screw grooves of the coupler and may contact with screw grooves of the pipes.

EFFECT: increased corrosion resistance of thread exposed to well fluid.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при соединении насосно-компрессорных труб и обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.The invention relates to the oil industry and may find application in the connection of tubing and casing in oil and gas wells.

Известно трубное муфтовое резьбовое соединение, включающее муфту и два трубных конца, в котором герметизация осуществляется посредством контакта торцов труб через уплотнительное кольцо. Торцы труб выполнены в виде взаимопротивоположных расходящихся по отношению к внутренней поверхности трубы конусов, а уплотнительное кольцо выполнено в виде сочленительного, имеющего сходящиеся ответные конусные поверхности. При этом между муфтой и сочленительным кольцом выполнен зазор с возможностью обеспечения необходимого перемещения последнего в радиальном направлении. Угол наклона конусной поверхности соответствует углу трения использованных материалов (Патент РФ №2186284, опубл.2002.07.27).Known pipe coupling threaded connection comprising a sleeve and two pipe ends, in which the sealing is carried out by contacting the ends of the pipes through the o-ring. The ends of the pipes are made in the form of mutually opposite cones diverging with respect to the inner surface of the pipe, and the o-ring is made in the form of a joint having converging mating conical surfaces. In this case, a gap is made between the coupling and the joint ring with the possibility of ensuring the necessary movement of the latter in the radial direction. The angle of inclination of the conical surface corresponds to the angle of friction of the materials used (RF Patent No. 2186284, publ. 2002.07.07.27).

Известное соединение предполагает наличие конической резьбы и трудно в исполнении. Применение уплотнительного кольца из малоупругого материала не обеспечивает достаточной герметичности соединения. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности являются соединение нефтепромысловых насосно-компрессорных или обсадных труб, состоящее из муфты, соединяющей с помощью резьбы концы труб, и герметизирующей втулки, выполненной из полимерного материала, имеющего относительное удлинение при разрыве 200-500%. Втулка размещена в резьбовом соединении между муфтой и соответствующим концом трубы (Заявка на изобретение №94020580, опубл. 1996.02.10 - прототип).Known connection assumes the presence of tapered threads and is difficult to perform. The use of a sealing ring of inelastic material does not provide sufficient tightness of the connection. The closest to the proposed invention by technical essence are the connection of oilfield tubing or casing, consisting of a sleeve connecting the ends of the pipes with a thread and a sealing sleeve made of a polymer material having a relative elongation at break of 200-500%. The sleeve is placed in a threaded connection between the coupling and the corresponding end of the pipe (Application for invention No. 94020580, publ. 1996.02.10 - prototype).

Известное соединение обладает повышенной герметичностью за счет применения уплотнительной муфты (кольца) из полимерного материала и не допускает перетоков жидкости из трубного в затрубное пространство и обратно. Однако такое соединение не обеспечивает изоляцию резьбового соединения от воздействия агрессивной скважинной жидкости. Срок службы всего соединения невелик из-за коррозии резьбы.The known compound has a high tightness due to the use of a sealing sleeve (ring) of polymer material and does not allow fluid flow from the pipe into the annulus and vice versa. However, such a connection does not provide isolation of the threaded connection from the effects of aggressive well fluid. The service life of the entire joint is short due to corrosion of the thread.

В предложенном изобретении решается задача исключения коррозии резьбы за счет изоляции от воздействия скважинной жидкости.The proposed invention solves the problem of eliminating thread corrosion due to isolation from the effects of well fluid.

Задача решается тем, что соединение насосно-компрессорных или обсадных труб в нефтяных или газовых скважинах, включающее трубы с наружной резьбой по концам, муфту с внутренней резьбой и уплотнения, согласно изобретению в качестве резьбы имеет цилиндрическую резьбу, трубы за резьбой снабжены винтовыми канавками с шагом, равным шагу резьбы, муфта внутри посередине имеет выступающий буртик и снабжена внутренними цилиндрическими поверхностями, примыкающими к буртику, кольцевыми или винтовыми канавками левого направления большего диаметра, чем диаметр цилиндрической резьбы, расположенными на внутренней поверхности между резьбой и концами муфты, а в качестве уплотнения снабжено упругими кольцами, установленными у буртика муфты на внутренних цилиндрических поверхностях с возможностью контактирования с торцевыми поверхностями труб, и упругими втулками, установленными на кольцевых или винтовых канавках муфты с возможностью контактирования с винтовыми канавками труб.The problem is solved in that the connection of tubing or casing in oil or gas wells, including pipes with an external thread at the ends, a sleeve with an internal thread and seals according to the invention has a cylindrical thread as a thread, the pipes behind the thread are provided with screw grooves in increments equal to the thread pitch, the coupling inside the middle has a protruding shoulder and is equipped with inner cylindrical surfaces adjacent to the shoulder, ring or screw grooves of the left direction with a larger diameter than the diameter of the cylindrical thread located on the inner surface between the thread and the ends of the coupling, and as a seal is equipped with elastic rings installed at the collar of the coupling on the inner cylindrical surfaces with the possibility of contacting with the end surfaces of the pipes, and elastic bushings mounted on ring or screw grooves couplings with the possibility of contacting with screw grooves of pipes.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В нефтяных и газовых скважинах соединение насосно-компрессорных или обсадных труб должно обеспечивать герметичность, долговечность и легкость изготовления и сборки. Существующие муфтовые соединения с конической резьбой не обеспечивают достаточной долговечности вследствие коррозии резьбы. При небольшой коррозии резьбы появляются перетоки через соединение. Периодически приходится отрезать концы труб с резьбой и нарезать резьбу снова. Кроме того, изготовление конической резьбы сопряжено с определенными трудностями.In oil and gas wells, the connection of tubing or casing should ensure tightness, durability and ease of manufacture and assembly. Existing conical threaded couplings do not provide sufficient durability due to thread corrosion. With a slight corrosion of the thread flows through the connection. Periodically, you have to cut the ends of the threaded pipes and cut the thread again. In addition, the manufacture of tapered threads is associated with certain difficulties.

Задача решается соединением насосно-компрессорных или обсадных труб в нефтяных или газовых скважинах, представленным на чертеже (разрез).The problem is solved by connecting tubing or casing in oil or gas wells, shown in the drawing (section).

Соединение состоит из труб 1 и 2 с наружной цилиндрической резьбой 3 и 4 и винтовыми канавками 5 и 6, выполненных с шагом, равным шагу резьбы 3 и 4; муфты 7 с расположенным внутри посередине выступающим буртиком 8, внутренними цилиндрическими поверхностями 9 и 10, цилиндрической резьбой 11 и 12 и кольцевыми или винтовыми канавками левого направления 13 и 14 большего диаметра, чем диаметр цилиндрической резьбы 11 и 12; упругих колец 15 и 16, установленных у буртика 8 муфты 7 на внутренних цилиндрических поверхностях 9 и 10 с возможностью контактирования с торцевыми поверхностями труб 1 и 2; упругих втулок 17 и 18, установленных на кольцевых или винтовых канавках 13 и 14 муфты 7 с возможностью контактирования с винтовыми канавками 5 и 6 труб 1 и 2.The connection consists of pipes 1 and 2 with an external cylindrical thread 3 and 4 and screw grooves 5 and 6, made with a step equal to the thread pitch 3 and 4; couplings 7 with a protruding collar 8 located inside the middle, inner cylindrical surfaces 9 and 10, cylindrical threads 11 and 12, and left-hand ring or screw grooves 13 and 14 of a larger diameter than the diameter of the cylindrical thread 11 and 12; elastic rings 15 and 16 installed at the shoulder 8 of the sleeve 7 on the inner cylindrical surfaces 9 and 10 with the possibility of contact with the end surfaces of the pipes 1 and 2; elastic bushings 17 and 18 mounted on the annular or helical grooves 13 and 14 of the sleeve 7 with the possibility of contacting with the helical grooves 5 and 6 of the pipes 1 and 2.

Как в качестве упругих втулок 17 и 18, так и в качестве упругих колец 15 и 16 используют втулки и кольца из фторопласта, полиамида, полиуретана, полипропилена, полиэтилена, и т.п.Both bushings and rings of fluoroplastic, polyamide, polyurethane, polypropylene, polyethylene, etc., are used both as elastic bushings 17 and 18, and as elastic rings 15 and 16.

В качестве цилиндрической резьбы используют метрическую, трубную резьбу и т.п.As a cylindrical thread use metric, pipe thread, etc.

Соединение собирают следующим образом.The compound is collected as follows.

В муфту 7 на внутренние цилиндрические поверхности 9 и 10 вставляют упругие кольца 15 и 16 и поджимают их к буртику 8. В муфту 7 на кольцевые или винтовые канавки левого направления 13 и 14 вставляют упругие втулки 17 и 18. Трубу 1 по резьбе 3 ввинчивают в муфту 7 по резьбе 11 до упора торца трубы 1 в упругое кольцо 15. В процессе ввинчивания упругая втулка 17 навинчивается на винтовые канавки 5 трубы 1 с их заполнением и кольцевые или винтовые канавки 13 муфты 7 с их заполнением. С другой стороны по резьбе 4 ввинчивают трубу 2 в муфту 7 по резьбе 12 до упора торца трубы 2 в упругое кольцо 16. В процессе ввинчивания упругая втулка 18 навинчивается на винтовые канавки 6 трубы 2 с их заполнением и кольцевые или винтовые канавки 14 муфты 7 с их заполнением.The elastic rings 15 and 16 are inserted into the coupling 7 on the inner cylindrical surfaces 9 and 10 and pressed to the shoulder 8. In the coupling 7, the elastic sleeves 17 and 18 are inserted into the left or ring grooves of the left direction 13 and 18. The pipe 1 is screwed into thread 3 into the coupling 7 along the thread 11 until the end of the pipe 1 abuts against the elastic ring 15. In the process of screwing, the elastic sleeve 17 is screwed onto the screw grooves 5 of the pipe 1 with their filling and the ring or screw grooves 13 of the coupling 7 with their filling. On the other hand, by thread 4 screw the pipe 2 into the sleeve 7 along the thread 12 until the end of the pipe 2 abuts against the elastic ring 16. During screwing, the elastic sleeve 18 is screwed onto the screw grooves 6 of the pipe 2 with their filling and the ring or screw grooves 14 of the sleeve 7 s filling them out.

Для исключения выхода упругих втулок 17 и 18 при развинчивании соединения винтовые канавки 13 и 14 муфты 7 имеют левое направление. Это обеспечивает надежность соединения в процессе эксплуатации. Выполнение винтовых канавок 13 и 14 муфты 7 в виде кольцевых или винтовых приводит к одинаковому результату, поэтому эти признаки являются техническими эквивалентами.To exclude the output of the elastic bushings 17 and 18 when loosening the connection, the helical grooves 13 and 14 of the coupling 7 have a left direction. This ensures reliable connections during operation. The implementation of the helical grooves 13 and 14 of the coupling 7 in the form of an annular or helical leads to the same result, therefore, these signs are technical equivalents.

В результате получается соединение, в котором цилиндрическая резьба 3, 4 и 11, 12 со всех сторон защищена от воздействия агрессивной скважинной среды. Двойная изоляция соединения в виде упругих колец 15 и 16 и упругих втулок 17 и 18 надежно изолирует внутреннее пространство колонны труб от затрубного пространства. Кроме того, выполнение цилиндрической резьбы вместо конической упрощает изготовление соединения.The result is a connection in which a cylindrical thread 3, 4 and 11, 12 is protected on all sides from the effects of an aggressive downhole environment. Double isolation of the connection in the form of elastic rings 15 and 16 and elastic sleeves 17 and 18 reliably isolates the inner space of the pipe string from the annulus. In addition, the implementation of a cylindrical thread instead of tapered simplifies the manufacture of the connection.

Заявленным соединением возможно соединять насосно-компрессорные трубы или трубы обсадной колонны нефтяной или газовой скважины.The claimed connection is possible to connect the tubing or casing pipe of an oil or gas well.

Применение предложенного соединения позволит исключить коррозию резьбы за счет изоляции от воздействия скважинной жидкости, повысить долговечность и надежность работы насосно-компрессорных труб или обсадных колонн нефтяных или газовых скважин.The application of the proposed connection will eliminate thread corrosion due to isolation from the effects of well fluid, increase the durability and reliability of the tubing or casing of oil or gas wells.

Claims

The connection of tubing or casing pipes in oil or gas wells, including pipes with an external thread at the ends, a sleeve with an internal thread and seals, characterized in that the thread has a cylindrical thread, the pipes behind the thread are provided with screw grooves in increments equal to the pitch threads, the coupling inside the middle has a protruding flange and is equipped with inner cylindrical surfaces adjacent to the flange, ring or screw grooves of the left direction of a larger diameter than the diameter of the cylinder thread located on the inner surface between the thread and the ends of the coupling, and as a seal equipped with elastic rings mounted at the collar of the coupling on the inner cylindrical surfaces with the possibility of contact with the end surfaces of the pipes, and elastic bushings mounted on the ring or screw grooves of the coupling with the possibility contacting with screw grooves of pipes.