Двойная бурильная колонна

 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к двойной бурильной колонне для планетарно-долотного бурения. Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемая двойная бурильная колонна состоит из труб наружной и внутренней колонн, замковых резьбовых соединений для труб наружной колонны, шлицевых соединений с герметизирующими элементами для труб внутренней колонны и опорных сферических подшипников, при этом втулка с наружной опорной сферической поверхностью напрессована на наружную поверхность шлицевой полумуфты с внутренними шлицами, а сферический подшипник установлен в корпус, вмонтированный в полузамок с внутренней резьбой. Изобретение позволяет увеличить работоспособность и надежность двойной бурильной колонны, а также снизить энергозатраты на ее вращение. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровому инструменту для бурения глубоких скважин планетарно-долотным способом.

Известно устройство для бурения скважин по патенту Российской Федерации 2053367 (прототип), включающее двойную бурильную колонну, состоящую из труб наружной и внутренней бурильных колонн, замковых резьбовых соединений для труб наружной колонны и шлицевых соединений с герметизирующими элементами для труб внутренней колонны, радиальных и радиально-упорных подшипников скольжения, уcтанавливaeмыx во внутренних выточках труб наружной колонны.

При этом трубы внутренней колонны, установленные в эти подшипники, имеют возможность независимого вращения от наружной колонны, и каждая труба внутренней колонны через радиально-упорный подшипник разгружает собственный вес на соответствующую ей трубу наружной колонны.

Данная двойная бурильная колонна имеет следующий недостаток.

При бурении глубоких скважин в наружной колонне в результате потери прямолинейной формы упругого равновесия образуются по длине колонны полуволны с соответствующими им стрелами прогиба. Как следствие этого, в наружных трубах создаются переменные изгибные напряжения, которые через радиальные и радиально-упорные подшипники передаются и на трубы внутренней колонны. В результате этого в радиальных и радиально-упорных подшипниках возникают силовые реакции в виде изгибающих моментов, которые вызывают значительное увеличение мощности на вращение внутренней колонны и, как следствие этого, ускоренный износ подшипниковых пар, что, естественно, приводит к снижению работоспособности двойной бурильной колонны в целом.

Цель изобретения - создание работоспособной и надежной двойной бурильной колонны для планетарно-долотного бурения, а также снижение энергозатрат на ее вращение.

Указанная цель достигается тем, что трубы внутренней колонны, имеющие опорные сферические поверхности на шлицевых полумуфтах с внутренними шлицами, устанавливаются этими поверхностями в сферические подшипники скольжения, корпуса которых вмонтированы в полузамки с внутренними резьбами труб наружной колонны.

На фиг. 1 изображена двойная бурильная колонна в разрезе; на фиг. 2 - вид по сечению А-А.

Двойная бурильная колонна состоит из труб наружной колонны 1 и труб внутренней колонны 2. На верхнем конце трубы наружной колонны 1 устанавливается на резьбе полузамок с внутренней резьбой 3, в котором вмонтирован корпус 4 для установки сферического подшипника скольжения 5, а на нижнем конце трубы 1 устанавливается на резьбе полузамок с наружной резьбой 6. На верхнем конце трубы внутренней колонны 2 устанавливается на резьбе шлицевая полумуфта 7 с внутренними шлицами, герметизирующей юбкой 8 и опорной сферической втулкой 9, напрессованной на наружную поверхность полумуфты 7, а на нижнем конце труб 2 устанавливается на резьбе полумуфта 10 с наружными шлицами и уплотнительными кольцами 11, которая при сборке с другой трубой внутренней колонны 2 входит в ее герметизирующую юбку 8 и тем самым герметизирует межтрубное пространство. Шлицевые соединения полумуфт 7 и 10 труб внутренней колонны 2 выполнены в виде компенсирующих coeдинений, позволяющих работу шлицевых соединений с перекосами.

Двойная бурильная колонна работает следующим образом.

Собранные в свечи двойные бурильные трубы опускают в скважину. При этом первая двойная бурильная труба соединяется с планетарно-долотным буром, а именно наружная труба 1 посредством полузамка с наружной резьбой 6 соединяется с его корпусом, а внутренняя труба 2 посредством полумуфты 10 с наружными шлицами - с центральным полым шпинделем планетарно-долотного бура.

Далее наращивание двойной бурильной колонны производится в аналогичном порядке (внутренние трубы 2 соединяются друг с другом посредством шлицевых полумуфт 7 и 10, а наружные трубы 1 посредством полузамков 3 и 6). При вращении наружной и внутренней колонн с независимыми частотами вращения происходит потеря прямолинейной формы упругого равновесия наружной колонны, что, в свою очередь, приводит к смещению осей наружных труб 1 относительно осей труб внутренней колонны 2. Наличие на шлицевых полумуфтах 7 опорных сферических втулок 9 позволяет трубам внутренней колонны 2 через сферический подшипник 5, во-первых, разгружать собственный вес на трубах наружной колонны 1, во-вторых, исключить в сферических подшипниковых парах (5 и 9) и шлицевых компенсирующих соединениях возникновение изгибных моментов, как следствие этого, избежать возникновения в трубах внутренней колонны 2 переменных изгибных напряжений.

Предлагаемое конструктивное исполнение двойной бурильной колонны исключает недостатки, присущие прототипу.

Формула изобретения

Двойная бурильная колонна, включающая трубы наружной и внутренней колонн, замковые резьбовые соединения для труб наружной колонны и шлицевые соединения с герметизирующими элементами для труб внутренней колонны и подшипников скольжения, отличающаяся тем, что трубы внутренней колонны, имеющие опорные сферические поверхности на шлицевых полумуфтах с внутренними шлицами, устанавливаются этими поверхностями в сферические подшипники скольжения, корпуса которых вмонтированы в полузамки с внутренними резьбами труб наружной колонны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2