Способ соединения труб в обсадную колонну
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к области крепления ствола скважины обсадными колоннами и позволяет сократить время спуска колонны. Способ включает соосную установку одной трубы (Т) 8 над другой 1 на расстоянии Н. определяемом по формуле Н 0,33 -JFVPg m , где F - необходимое усилие закрепления Т 1 и 8 между собой, тс; Р - обобщенный коэффициент. Па; g - ускорение свободного падения, m - масса верхней Т 8, кг. Затем осуществляют закрепление Т 1 и 8 по ответным сопрягаемым гладким коническим пос S
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (111 (.5р 4 Е 21 В 17/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /" :.
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ис. (21) 4034741/22-03 (22) 05.03.86 (46) 30. 03. 88. Бюл. №- 12 (71) Московский институт нефти и газа йм. И.М. Губкина (72) Э.А. Акопов, С.И. Броун, В.М. Ентов, А.Ю. Лабас и П.Е. Ожерельев (53) 622.53.05(088.8) (56) ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия.
Издательство стандартов, 1980, с. 32, 40, 44.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1234571, кл. Е 21 В 17/08, 1984. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ В ОБСАДНУЮ КОЛОННУ (57) Изобретение относится к области крепления ствола скважины обсадными колоннами и позволяет сократить время спуска колонны. Способ включает соосную установку одной трубы (Т) 8 над другой 1 на расстоянии Н определяемом ло формуле Н = 0,33 Р /Pg m, где F — необходимое усилие закрепления Т 1 и 8 между собой, тс; P —обобщенный коэффициент, Па; g — ускорение свободного падения, м/с ; m— масса верхней Т 8, кг. Затем осуществляют закрепление Т 1 и 8 по ответным сопрягаемым гладким коническим по- д
1384709
Рз
Н = 0 33 — — - >
pgz др
40 верхностям с конусностью от 1:50 до
1:200 при осевом перемещении верхней
Т 8, причем указанное осевое перемеИзобретение относится к креплению ствола скважины обсадными колоннами и может применяться, в частности, для неглубоких нагнетательных скважин.
Целью изобретения является сокращение времени спуска колонны.
На фиг. 1 представлена схема реализации способа; на фиг. 2 — обсадная труба, используемая для реализа- 1р ции способа.
Способ предназначен для соединения стальных тонкостенных обсадных труб с коническими гладкими концами (ниппель и муфта) малой конусностью
15 (от 1:50 до 1:200) и осуществляется следующим образом.
Обсадную трубу 1 с коническими гладкими ответными поверхностями (ниппельным 2 и муфтовым 3 концами) захватывают под упорное кольцо,4, подвешивают в скважине на спайдере или оставляют на этом же элеваторе 5.
Обсадную трубу устанавливают таким образом, чтобы муфтовый конец выступал над столом б ротора, например, на б0-80 см. На верхний конец трубы 1 с упором на кольцо 4 надевают центровочное приспособление 7 в виде разъемной воронки с удлиненной втулкой. Очередная обсадная труба 8 захватывается обычным способом и устанавливается (подвешивается) над воронкой соосно другой трубе 1 таким образом, чтобы обеспечить между их тор- 35 цами расстояние, определяемое по формуле где Н вЂ” расстояние, на котором устанавливается одна труба над другой, м;
F — - необходимое усилие закрепле- 45 ния труб между собой, тс;
P — обобщенный коэффициент, Па; щение осуществляется за счет свободного падения верхней Т 8 в нижнюю.1.
2 ил.
g — ускорение свободного падения, м/с2
m — масса верхней трубы, кг.
Затем осуществляют закрепление труб по ответным сопряженным гладким коническим поверхностям за счет свободного падения верхней трубы в нижнюю.
Сцепление двух труб (и всех последующих) в колонну осуществляется с усилием F которое определяется конечной скоростью падения одной тонкостенной трубы в другую (неподвижную) с учетом начальной кинетической энергии движущейся трубы, упругой деформации стенок труб, конусностью соединяемых ниппельного и муфтового концов и коэффициентом трения между трубами.
Обобщенный коэффициент Р, представляющий эмпирическую зависимость, определяется по формуле в КЯ
Р= — — - — - — (tgot. + tgW ) 1 1
2R(— + — ) 4 н где К вЂ” коэффициент трения материалов закрепляемых труб;
Š— модуль упругости стали, Па;
aL,oL — углы уклона конусов верхней и нижней трубы соответственно, град.
R — наружный радиус соединяемых труб, м;
8, 0„ - толщины стенок верхней и нижней труб соответственно, м.
Производя закрепление труб, снимают центровочное приспособление 7, собранные трубы приподнимают, убирают элеватор 5, а обсадные трубы 1 и 8 спускают в скважину. Сборка ос тальных труб осуществляется аналогично. Колонную головку для производ"ства дальнейших работ можно устанавливать на трубах при помощи аналогичных соединений с малой конусностью.
1384709
Конструкция обсадной трубы изображена на фиг. 2, Обсадная труба 1 состоит из тела ниппельного конца 2 муф- тового конца 3 и упорного кольца 4.
Муфтовый 3 и ниппельный 2 концы выполняются беэрезьбовыми (т.е. гладкими) с конусностью в пределах от
1:50 до 1:200. Упорное кольцо 4 имеет толщину на 10-20 мм больше диамет-10 ра тела трубы, устанавливается под муфтой наглухо методом горячей посадки .и служит опорным элементом при промежуточных операциях. Соеди-, нительные концы термическому упрочнению не подвергаются.
Пример . В скважину, пробуренную на воду глубиной 300 м и диаметром 295 мм, необходимо спустить обсадную колонну из труб 4245х10мм с радиальным зазором 25 мм. В скважину спускают обсадную колонну, состоящую иэ 8-метровых труб ф 245х х10 мм, у которых слабоконические гладкие муфтовая и ниппельная части 25 о i выполнены с углом конусности 0 45 что обеспечивает необходимое сцепление труб и герметичность соединений.
Исходя из суммарного веса колонны труб (около 14 тс), обеспечивается
3-кратный запас усилия в соединительных концах, т.е. усилие рассоединения на последней верхней трубе должно быть не меньше 42 тс (42 10 Н).
При динамическом соединении труб усилие расцепления в 42 тс обеспечивается при свободном падении трубы с высоты Н и зависит от упругих свойств соединительных элементов. Поэтому соединяемая труба подвешивается над торцом предыдущей трубы на расчетном расстоянии Н и затем резким растормаживанием талевой системы буровой установки обеспечивается сво бодное падение очередной трубы через направляющую воронку в муфтовый конец предыдущей трубы.
В данном случае масса одной обсадной трубы ф 243х10 длиной 8 м состав1 ляет 372,8 кг. Угол уклона ос
0 42 30 « е 8» = 10 м.
Способ соединения труб в обсадную колонну, включающий соосную установку одной трубы над другой и их последующее закрепление по ответным сопрягаемым гладким коническим поверхностям с конусностью от 1:50 до 1:200 при осевом перемещении верхней трубы, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени спуска колонны, установку одной трубы над другой осуществляют на расстоянии, определяемом по формуле э
8=0 33 — — -=0 3
pg2 ПР
148 см.
55 рз
H - 0,33 ря2 m2
Таким образом, для получения заданного усилия соединения труб между . собой F = 42 тс необходимо обеспечить соосное падение одной трубы в другую с высоты 148 см. Для этого соблюдается следующая последовательность операций. Обсадную трубу захватывают под упорные кольцо 4 обычным способом при помощй элеватора и подвешивают на талевой системе над устьем скважины. Затем опускают ее в скважину до упора элеватора о стол ротора. На верхний конец трубы, выступающей над столом ротора на 60-80 см, устанавливают центрирующее разъемное приспособление с воронкой с упором на кольцо
4 (ся. фиг. 2). Следующая труба также захватывается элеватором и подвешивается над разъемной воронкой сооссно первой трубе на расчетной высоте 148 см и затем сбрасывается в воронку. Приспособление обеспечивает необходимую соосность труб и в то же время не мешает процессу соединения труб воедино. Затем воронку убирают и опускают собранную секцию в скважину до упора в стол ротора. Далее операции повторяют до полного спуска колонны.
В результате применения предлагаемого способа соединения труб в обсадную колонну отпадает необходимость в монтаже тяжелых приспособлений для навинчивания труб, сокращается количество обслуживающего персонала, В случае необходимости спуска обсадных труб на большую глубину имеется резерв в обеспечении условия сцепления за счет уменьшения конусности и увеличения динамического усилия посадки труб.
Формула и з о б р е т е н и я
1384709
Составитель В. Родина
Техред A.Кравчук
Редактор М. Циткина
Корректор М. Мак»имишинец
Заказ 1116/25 Тираж 531
ВНИИ1П1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у . Пр »»тн.i», где Н вЂ” расстояние, на котором устанавливается одна труба над другой, м;
F — необходимое усилие закрепления труб между собой, тс;
P — обобщенный коэффициент, Па;
1 ускорение свободного падения, M/ся
m — - масса верхней трубы, кг, а осевое перемещение верхней трубы при закреплении соединения осуществляют за счет свободного падения.