Способ разборки замковых соединений бурильных труб

 

Использование: ремонт бурильных труб с горячей посадкой замков. Сущность изобретения: при разработке замковых соединений бурильную трубу неподвижно закрепляют в зажимном устройстве. Замок нагревают до температуры 400 - 500° и одновременно охлаждают трубу. При достижении максимальной разности температур обеих деталей (около 250°С) к замку подводят ударный механизм и воздействуют на него парой сил, направленной в сторону отвинчивания замка. Величина усилий находится в пределах упругой деформации материала замка. Усилия прикладываются в импульсном режиме при последовательном перемещении места их приложения по периметру замка. Каждая сила из пары ориентирована под углом α к касательной, проведенной к наружной поверхности замка в точке приложения силы. Использование изобретения обеспечивает возможность повторного использования бурильных труб и замков без перенарезки резьбы. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при ремонте бурильных труб с горячей посадкой замков.

Известен способ разборки замковых соединений бурильных труб, включающий закрепление бурильной трубы с возможностью возвратно-поступательного перемещения, нагрев замковой детали с помощью индукционного нагревателя при одновременном охлаждении трубы специальной системой охлаждения и приложение крутящего момента с помощью захватного механизма [1] Существенным недостатком этого способа является недостаточная эффективность и низкое качество резьбы, которая подвергается значительным повреждениям, нередко приводящим к выбраковке, от воздействия захватного механизма.

Известен также способ отвинчивания изношенных замков с бурильных труб, согласно которому предварительно закрепляют бурильную трубу, нагревают замок до температуры 400^оС с помощью индукционного нагревателя, внутри трубы в зону нагрева через распылитель подают техническую воду и одновременно прикладывают крутящий момент к снимаемому замку. Максимальная разность температур при этом не превышает 250^о, и требуется достаточно большой (до 20 кН˙ м) крутящий момент для отвинчивания замковой детали [2] Недостатком этого способа является невысокая эффективность и повреждаемость резьбы при разборке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ отвинчивания замковых деталей с бурильных труб, включающий закрепление бурильной трубы, прикладывание к замковой детали крутящего момента, нагрев ее нагревателем в виде магнитной катушки с кольцевым электродом с конусной внутренней поверхностью, возбуждение вращающегося столба электродуги и перемещение последней вдоль замковой детали [3] К недостаткам известного способа следует отнести недостаточно высокую эффективность и повреждение резьбы замковой детали в результате совместного воздействия высокой температуры и значительных радиальных усилий при приложении крутящего момента.

Целью изобретения является повышение эффективности разборки замковых соединений бурильных труб.

Достигается это благодаря тому, что в способе, включающем закрепление бурильной трубы, нагрев замка, дополнительное охлаждение трубы и приложение усилий в пределах упругой деформации материала замка при данной температуре, предусмотрено следующее отличие: вращающий момент к замку прикладывают парой сил в импульсном режиме при последовательном перемещении места их приложения по периметру замка, причем каждая сила из пары ориентирована под углом α к касательной, проведенной к наружной поверхности замка в точке приложения силы, равным α arcsin где d внутренний диаметр дамка; D наружный диаметр замка.

Отличительный признак предлагаемого способа в известных технических решениях не выявлен, следовательно, можно сделать вывод о соответствии предполагаемого изобретения критериям "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже показана схема осуществления предполагаемого способа.

Сущность способа заключается в следующем. Бурильную трубу 1 с навинченным замком 2, подлежащим отвинчиванию, неподвижно закрепляют в зажимном устройстве. Замок 2 нагревают, например, с помощью индукционного нагревателя до температуры 400-500^оС, одновременно охлаждая сопряженную с ним трубу. При достижении максимальной разности температур (обычно около 250^о) обеих деталей к замку подводят ударный механизм и ориентируют его относительно оси замка. Посредством бойков ударного механизма производят симметричные синхронные удары с усилием Р по телу замка, при этом момент пары направлен в сторону отвинчивания замка, а величина усилий Р находится в пределах упругой деформации материала замка с учетом его нагрева. Места приложения усилий последовательно перемещаются по периметру замка с дискретностью, например 60^о, а направление каждой силы из пары ориентировано под углом к касательной к поверхности сопряжения. Последнее обеспечивается ориентацией бойков ударного механизма под углом α к касательной, проведенной к наружной поверхности замка в точке приложения силы, равным α arcsin где d внутренний диаметр замка; D наружный диаметр замка.

Ударная нагрузка обеспечивает разрыв адгезионных связей без разрушения резьбы, а ориентация усилий по касательной к поверхности сопряжения способствует снятию контактных напряжений за счет их перераспределения.

По данному способу проводилось снятие замков с 26-ти бурильных труб типа 3 по ГОСТ 631-75 диаметром 127 мм. Замок нагревали с помощью индукционного нагревателя до 420^о-430^оС, одновременно охлаждая трубу. Когда разность температур замка и трубы доходила до 250^оС, к замковой детали подводили ударный механизм. Величина прикладываемого усилия Р составляла 4400-4500 H, угол между наружной поверхностью замка и направлением приложения усилия устанавливался равным 35^о. При снятии 4-х замков было нанесено две пары ударов, 17-ти-три пары ударов, 3-х-четыре пары ударов и 2-х-шесть пар ударов по периметру замковой детали. Перемещение места приложения усилий на 60^о обеспечивалось конструкцией ударного механизма. После снятия замковых деталей резьбовые поверхности и замков и труб повреждений и задиров не имели.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает возможность повторного использования и бурильных труб и замков без перенарезки резьбы. Кроме того, способ прост в реализации, экономичен и может быть применен непосредственно в промысловых условиях.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗБОРКИ ЗАМКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, включающий закрепление бурильной трубы, нагрев замка, приложение к замку вращающего момента в направлении отвинчивания в пределах упругой деформации материала замка при данной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разборки за счет исключения повреждений резьб замковых соединений и труб, дополнительно при нагреве замка охлаждают трубу, вращающий момент к замку прикладывают парой сил в импульсном режиме при последовательном перемещении места их приложения по периметру замка, причем каждая сила из пары ориентирована под углом α к касательной, проведенной к наружной поверхности в точке приложения силы, равным где d внутренний диаметр замка; D наружный диаметр замка.

РИСУНКИ

Рисунок 1