Безрезьбовое соединение буровых штанг

Авторы патента:

Присяжнюк Иван Николаевич (RU)

Цивилев Сергей Владимирович (RU)

Яковенко Анатолий Васильевич (RU)

E21B17/046 - посредством пальцев, шпонок и т.п., пазовые соединения, например байонетные

Владельцы патента RU 2403370:

Присяжнюк Иван Николаевич (RU)

Изобретение относится к рабочим органам буровых станков и служит для проходки скважин в горном массиве. Техническим результатом изобретения является увеличение надежности и долговечности соединения буровых штанг, обеспечение возможности реверсирования бурового органа станка, упрощение операций сборки и разборки бурового става. Безрезьбовое соединение буровых штанг содержит соединительные элементы - ниппель и муфту, взаимодействующие своими торцевыми поверхностями при передаче усилия подачи в режиме бурения. Причем при извлечении бурового става из скважины они взаимодействуют посредством одного или нескольких в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов. На цилиндрической поверхности ниппеля изготовлены наружные пазы. На торцевой поверхности муфты выполнены торцевые выступы - зубья, которые входят в пазы и взаимодействуют с ними своими прямобочными профилями при передаче крутящего момента. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности, а именно к рабочим органам буровых станков, и служит для производства скважин в горном массиве.

Известен рабочий орган буровых станков в виде бурового става, который образован набором буровых труб - штанг, соединенных между собой. Для этого каждая штанга имеет на концах соединительные элементы с резьбой (см., например, А.С. СССР №367239). Резьбовое соединение штанг в буровом ставе нагружено при вращательном бурении скважин усилием подачи и крутящим моментом. Материал деталей испытывает при этом совместную деформацию сжатия и кручения.

Работа бурового станка происходит циклически: подача буровой головки с вращающимся инструментом на забой - процесс бурения; перехват бурового става, находящегося в скважине, и отвод буровой головки от забоя в исходную позицию; сцепление шпинделя станка со штангой бурового става и далее цикл работы повторяется (см. статью в журнале «Уголь», №12-2008 г., стр.26-27. К обоснованию конструкции бурового станка агрегата АБГ-300). В соответствии с этим цикл изменения нормальных напряжений сжатия и касательных напряжений кручения отнулевой, что приводит к усталостному разрушению штанг. При этом соединительная резьба является сильным концентратом напряжений, что снижает запас сопротивления усталости. В результате этого происходит разрушение штанг в месте расположения резьбы и часть става остается в скважине.

Известное техническое решение в виде резьбового соединения набора штанг в буровой став (см.: Сафохин М.С., Богомолов И.Д., Скорняков Н.М. Машинист бурового станка. М.: Недра, 1990 г., стр.132, рис.5.1) принято в качестве прототипа. Недостаток прототипа заключается в том, как отмечалось выше, что резьбовое соединение штанг не обеспечивает необходимый для надежной и долговечной работы става запас сопротивления усталости, не допускает реверсирования вращения става, развинчивание штанг при разборке става является трудоемкой операцией и требует применения специальных механизмов (см., например: Сафохин М.С., Богомолов И.Д. и др. Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах. М.: Недра, 1985 г., стр.162-163, раздел - Механизмы свинчивания и развинчивания бурового става).

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение надежности и долговечности соединения штанг бурового става, обеспечение возможности реверсирования вращения бурового органа станка, упрощение операций сборки и разборки става.

Этот технический результат достигается тем, что на цилиндрической поверхности ниппеля изготовлены наружные пазы, а на торцевой поверхности муфты выполнены торцевые выступы - зубья, которые входят в пазы и взаимодействуют с ними прямобочными профилями при передаче крутящего момента.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено соединение буровых штанг, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.

Соединение буровых штанг содержит соединительные элементы - ниппель 1 и муфту 2, которые могут взаимодействовать между собой в трех местах соединения. Во-первых, они могут взаимодействовать своими торцами по плоскости I-I. Во-вторых, на цилиндрической поверхности ниппеля изготовлены пазы 3, в которые входят торцевые выступы - зубья 4, выполненные на торцевой поверхности муфты. При передаче крутящего момента пазы ниппеля взаимодействуют с выступами-зубьями муфты своими прямобочными профилями. В-третьих, ниппель 1 и муфты 2 могут взаимодействовать между собой посредством цилиндрического ролика 5, расположенного в сквозном отверстии 6 муфты 2. В соединении штанг может быть установлен один ролик или установлено несколько роликов в параллельно-поперечных плоскостях. Отсутствующая срединная часть отверстия 6 в муфте дополнена окружной проточкой 7 на наружной цилиндрической поверхности выступа 8 ниппеля 1. Чтобы ролик 5 не выпал из отверстия 6 муфты 2, предусмотрено пружинное запорное кольцо 9, помещенное в наружную проточку 10 на муфте. Для удобства извлечения запорного кольца 9 из проточки 10 при разборке соединения штанг на муфте сделаны несколько выточек 11. Через осевой канал 12 водовоздушная смесь подается к забою. Сальниковое резиновое кольцо 13 обеспечивает герметичность соединения штанг.

При работе соединения штанг в режиме бурения скважины взаимодействующие торцы ниппеля 1 и муфты 2 передают осевое усилие подачи. Одновременно с этим их взаимодействующие прямобочные профили пазов 3 и выступов-зубьев 4 передают крутящий момент. При работе соединения штанг в режиме извлечения бурового става из скважины ниппель 1 и муфта 2 взаимодействуют между собой посредством цилиндрического ролика 5.

Безрезьбовое соединение буровых штанг, содержащее соединительные элементы - ниппель и муфту, взаимодействующие своими торцевыми поверхностями при передаче усилия подачи в режиме бурения, а при извлечении бурового става из скважины они взаимодействуют посредством одного или нескольких расположенных в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов, отличающееся тем, что на цилиндрической поверхности ниппеля изготовлены наружные пазы, а на торцевой поверхности муфты выполнены торцевые выступы - зубья, которые входят в пазы и взаимодействуют с ними своими прямобочными профилями при передаче крутящего момента.

Изобретение относится к области бурения, а именно к устройству для соединения двух, по существу, стержневидных или трубчатых элементов, например, частей буровой штанги бурильной установки и/или элемента буровой штанги с буровой коронкой или головкой бура.

Соединительный узел и способ его применения // 2323321

Кулачковое соединение буровых штанг // 2279533

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению скважин, и может использоваться в других отраслях промышленности. .

Кулачковое соединение буровых штанг // 2269639

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению скважин, и может быть использовано в других отраслях промышленности. .

Быстроразъемное коническое соединение шнеков // 2249666

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым шнекам. .

Замковое соединение бурового инструмента // 2239044

Изобретение относится к технике бурения скважин, а именно к замковым соединениям буровых инструментов. .

Замок для соединения трубопроводов // 2235184

Замковое соединение полых буровых ставов // 2224870

Изобретение относится к технике бурения скважин, в частности к замковым соединениям полых буровых ставов. .

Замковое соединение полых штанг // 2215115

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к замковым соединениям буровых штанг. .

Замковое соединение полых буровых штанг // 2157879

Скважинный инструмент с герметизированным каналом, проходящим через множество секций // 2549644

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к системе и соответствующему способу добычи углеводородов из нескольких поземных пластов, а также к смешиванию или к одновременному извлечению таких углеводородов. Скважинный инструмент состоит из нескольких трубчатых секций, соединяемых новой безрезьбовой линейной соединительной системой. Внутри цилиндрических стенок соседних стенок обеспечен канал для электрических проводников для соединения электронных компонентов в различных секциях инструмента. Уплотнительные втулки и другие уплотнительные элементы, расположенные в канале для электрических проводников, обеспечивают поддержание атмосферного давления для электрических компонентов внутри инструмента. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 14 ил.

Бурильная компоновка // 2585779

Изобретение относится к бурильным компоновкам для выполнения скважины в грунте или горной породе. Технический результат заключается в уменьшении длины буровой коронки и увеличении скорости бурения. Бурильная компоновка содержит пилотное долото, бурящее среднюю часть скважины, и буровую коронку, бурящую скважину кольцевым забоем. При бурении буровая коронка установлена вокруг пилотного долота, и вращение и ударные усилия бурения направляются от пилотного долота на буровую коронку с помощью фасонных отверстий и деталей, установленных между долотами и передающих мощность, при этом буровая коронка выполнена с возможностью отведения, перемещаясь вокруг пилотного долота, и с возможностью установки на него. Накладное кольцо, выполненное с возможностью скрепления с буровой коронкой, установлено вокруг буровой коронки для соединения с трубой обсадной колонны, втягивающейся в бурящуюся скважину к буровой коронке с помощью накладного кольца. Буровая коронка содержит, по меньшей мере, две кольцевые канавки на наружной окружности, в данных кольцевых канавках установлены с возможностью вращения и перемещения в нужных пределах в аксиальном направлении бура части, участвующие в фиксации, такие как пружинящие стопорные кольца, и расположенные на внутренней поверхности накладного кольца, при этом накладное кольцо установлено вокруг периферии буровой коронки таким способом, что из частей, участвующих в возвратно-поступательном перемещении, фиксирующих накладное кольцо и буровую коронку, по меньшей мере, две расположены с разных сторон от линии, когда устройство собрано, причем данная линия проходит, по существу, через среднюю точку поверхности, передающей вращение буровой коронки. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Системы и способы застопоривания вертлюжных соединений при выполнении подземных работ // 2588082

Группа изобретений относится к системам и способам для выполнения подземных работ. Технический результат заключается в обеспечении возможности вращения разделенной на секции колонны гибкой насосно-компрессорной трубы в стволе скважины. Система для выполнения подземных работ содержит гибкую насосно-компрессорную трубу с первой и второй секциями, вертлюжное соединение, установленное на стыке первой и второй секций, и стопорное устройство, выполненное с возможностью вращательного сцепления с вертлюжным соединением в ответ на прохождение стопорного устройства через первую и вторую секции при перемещении в стволе скважины. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Регулируемый работающий на срез узел // 2627328

Группа изобретений относится к области нефтедобычи, в частности к скважинным инструментам, в которых используют работающие на срез элементы. Технический результат – обеспечение баланса между срезающей нагрузкой, при которой срезается работающий на срез элемент и дополнительными нагрузками, которые могут воздействовать на компоненты. Скважинный инструмент содержит внутренний и наружный компоненты, выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга и образования работающего на срез сочленения между ними. Работающий на срез элемент перекрывает собой работающее на срез сочленение. Работающий на срез элемент имеет первую часть, отличающуюся по площади поперечного сечения от второй части. Криволинейная поверхность связана с внутренним или наружным компонентом и упирается в работающий на срез элемент. Криволинейная поверхность перемещает работающий на срез элемент по мере перемещения внутреннего и наружного компонентов относительно друг друга и переводит работающий на срез элемент между состоянием, в котором с работающим на срез сочленением совмещается по расположению первая часть элемента, и состоянием, в котором с работающим на срез сочленением совмещается по расположению вторая часть элемента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Замковое реверсивное соединение секций полой буровой или обсадной колонны // 2642730

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции замковых соединений секций как полых буровых, так и обсадных колонн, обладающих возможностью реверсирования передачи крутящего момента. Технический результат – исключение силового контакта зацепа скрепки с грунтом. Замковое реверсивное соединение секций полой буровой или обсадной колонны содержит ниппель и муфту, сопряженные друг с другом зубчатой, шлицевой или иной поверхностью, способной передавать крутящий момент, и соединенные по меньшей мере одной скрепкой, воспринимающей осевое усилие. Скрепка выполнена в виде криволинейного гибкого стержня, размещенного в кольцевой полости, образованной канавками, выполненными в одной поперечной плоскости на круглых сопрягаемых поверхностях муфты и ниппеля. В стенке муфты выполнен поперечный паз для введения скрепки, которая имеет зацеп, образованный на ее конце для введения в упомянутую кольцевую полость при наращивании колонны и извлечения при ее демонтаже. Зацеп выполнен в виде отгиба, выполненного в плоскости, перпендикулярной плоскости кривизны скрепки, и размещен между наружной поверхностью муфты и поверхностью ее сопряжения с ниппелем в пазу ее стенки, имеющем форму, соответствующую форме зацепа. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.