RU60589U1

RU60589U1 - DRILL PIPE THREADED CONNECTION

Info

Publication number: RU60589U1
Application number: RU2006115081/22U
Authority: RU
Inventors: Антон Александрович Казанцев; Лев Алексеевич Саруев
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-01-27

Abstract

Полезная модель направлена на увеличение прочности и долговечность работы резьбового соединения штанг. Указанный технический эффект достигается следующим образом. Резьбовое соединение состоит из двух штанг, соединенных между собой ниппелем, по всей цилиндрической поверхности которого выполнена резьба, например трапециевидная, прямоугольная. Конец ниппеля, обращенный к забою скважины, имеет дорезьбовую часть с внешней конической поверхностью, которая жестко закреплена в буровой штанге посредством ее радиального обжатия. При этом кромка торца дорезьбовой части ниппеля не выступает за пределы наименьшей внутренней окружности отверстия обжатия штангой. Для повышения надежности закрепления ниппеля в штанге, на коническую поверхность дорезьбовой части нанесены продольные бороздки, канавки и т.п. А на концевых участках штанг выполнены кольцевые проточки, что позволяет исключить радиальные нагрузки на витки резьбы ниппелем на концевые участки штанг.The utility model is aimed at increasing the strength and durability of the threaded connection of the rods. The specified technical effect is achieved as follows. A threaded connection consists of two rods interconnected by a nipple, on the entire cylindrical surface of which a thread is made, for example, trapezoidal, rectangular. The end of the nipple facing the bottom of the well has a threaded portion with an external conical surface, which is rigidly fixed in the drill rod by means of its radial compression. Moreover, the edge of the end of the threaded part of the nipple does not protrude beyond the smallest inner circumference of the compression hole of the rod. To increase the reliability of fixing the nipple in the rod, longitudinal grooves, grooves, etc. are applied to the conical surface of the threaded part. And at the end sections of the rods, annular grooves are made, which eliminates radial loads on the thread turns with a nipple on the end sections of the rods.

Description

Полезная модель относится к соединениям буровых штанг, а именно к резьбовым соединениям, и может найти применение при проходке ударно-вращательным способом восходящих и горизонтальных буровых скважин в подземных горных выработках.The utility model relates to drill rod joints, namely to threaded joints, and may find application in upward and horizontal boreholes in underground mine workings when driving the rotational-shock method.

Для бурения восходящих и горизонтальных скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях преимущественно применяются бурильные колонны с гладкой наружной поверхностью. Гладкость наружной поверхности колонны достигается либо за счет резьбового соединения штанг труба в трубу, либо посредством использования соединительных ниппелей.For drilling ascending and horizontal wells by the rotational shock method in underground conditions, drillstrings with a smooth outer surface are mainly used. The smoothness of the outer surface of the column is achieved either through the threaded connection of the pipe rods into the pipe, or through the use of connecting nipples.

Известно ниппельное соединение буровых штанг (С.Родионов и др. Горное и буровое оборудование. М., «Недра», 1983 г., с.295-296). При ниппельном соединении буровых штанг в бурильную колонну соединительным элементом служит прорезной или гладкий ниппель, который представляет собой полый цилиндр, на наружных поверхностях концов которого выполнена цилиндрическая резьба - прямоугольная или трапециевидная. Соответствующей цилиндрической резьбой снабжены и внутренние поверхности концов соединяемых штанг. При этом стыковка между штангами производится не непосредственно между собой, а через центральную часть ниппеля, свободную от резьбы и предназначенную для захвата ниппеля ключом.Known nipple connection of drill rods (S. Rodionov and others. Mining and drilling equipment. M., "Nedra", 1983, S. 295-296). When connecting the drill rods to the drill string nipple, the connecting element is a slotted or smooth nipple, which is a hollow cylinder, on the outer surfaces of the ends of which a cylindrical thread is made - rectangular or trapezoidal. Appropriate cylindrical threads are provided with the inner surfaces of the ends of the connected rods. At the same time, the docking between the rods is not carried out directly between each other, but through the central part of the nipple, free of thread and designed to capture the nipple with a key.

Недостаток вышеприведенного резьбового соединения буровых штанг заключается в том, что по мере движения ударного импульса по бурильной колонне его амплитуда уменьшается, вследствие чего снижается эффективность проходки скважины. Это происходит по двум причинам: во-первых, часть энергии ударного импульса поглощается соединительным элементом - ниппелем при одновременной деформации (сглаживании) импульса, во-вторых, часть The disadvantage of the above threaded connection of the drill rods is that as the shock pulse moves along the drill string, its amplitude decreases, as a result of which the efficiency of well penetration decreases. This happens for two reasons: firstly, part of the energy of the shock pulse is absorbed by the connecting element, the nipple, with simultaneous deformation (smoothing) of the pulse, and secondly, part

энергии ударного импульса рассеивается в окружающее пространство через свободный торец ниппеля, обращенный к забою скважины.The energy of the shock pulse is dissipated into the surrounding space through the free end of the nipple facing the bottom of the well.

Известно также резьбовое соединение буровых штанг (патент РФ №49880 на полезную модель «Резьбовое соединение буровых штанг». МПК Е 21 В 17/042. Опубликовано 10.12.2005, бюл. №34. Прототип.) Резьбовое соединение состоит из двух штанг, соединенных между собой ниппелем, по всей цилиндрической поверхности которого выполнена резьба, например трапециевидная, прямоугольная. Конец ниппеля, обращенный к забою скважины имеет дорезьбовую часть с внешней конической поверхностью, которая жестко закреплена в буровой штанге посредством ее радиального обжатия. При этом кромка торца дорезьбовой части ниппеля не выступает за пределы наименьшей внутренней окружности отверстия обжатия штангой. Для повышения надежности закрепления ниппеля в штанге, на коническую поверхность дорезьбовой части нанесены продольные бороздки, канавки и т.п.Also known is the threaded connection of drill rods (RF patent No. 49880 for the utility model “Threaded connection of drill rods.” IPC E 21 B 17/042. Published December 10, 2005, bull. No. 34. Prototype.) The threaded connection consists of two rods connected between themselves a nipple, on the entire cylindrical surface of which a thread is made, for example, trapezoidal, rectangular. The end of the nipple facing the bottom of the well has a threaded portion with an external conical surface, which is rigidly fixed in the drill rod by means of its radial compression. Moreover, the edge of the end of the threaded part of the nipple does not protrude beyond the smallest inner circumference of the compression hole of the rod. To increase the reliability of fixing the nipple in the rod, longitudinal grooves, grooves, etc. are applied to the conical surface of the threaded part.

Недостаток резьбового соединения по патенту №49880 заключается в том, что в месте стыка соединяемых буровых штанг возникают радиальные усилия, вызываемые взаимодействием витков резьбы ниппеля и штанги, которые приводят к образованию трещин на торцах штанг.The disadvantage of the threaded connection according to patent No. 49880 is that at the junction of the joined drill rods there are radial forces caused by the interaction of the threads of the nipple and the rod, which lead to the formation of cracks on the ends of the rods.

Поставлена задача - исключить разрушение торцев буровых штанг и повысить надежность работы соединения.The task is to eliminate the destruction of the ends of the drill rods and increase the reliability of the connection.

Поставленная задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом резьбовое соединение буровых штанг состоит из двух штанг, соединенных между собой ниппелем с цилиндрической резьбой, при этом конец ниппеля, обращенный к забою скважины, имеет дорезьбовую часть с внешней конической поверхностью, который жестко закреплен в буровой штанге посредством радиального обжатия, причем кромка торца дорезьбовой части ниппеля не выступает за пределы наименьшей внутренней окружности отверстия обжатия штанги, на конической поверхности ниппеля нанесены неровности, например, в виде продольных канавок, бороздок. В соответствии с полезной The problem is solved as follows. In accordance with the prototype, the threaded connection of the drill rods consists of two rods interconnected by a nipple with a cylindrical thread, while the end of the nipple facing the bottom of the well has a threaded portion with an external conical surface that is rigidly fixed in the drill rod by radial compression, moreover the edge of the end of the threaded part of the nipple does not protrude beyond the smallest inner circumference of the compression hole of the rod, irregularities are applied to the conical surface of the nipple, for example, in the form of a product nyh grooves, furrows. According to the useful

моделью, на концевых участках штанг выполнены кольцевые проточки на глубину, равную высоте профиля резьбы.model, at the end sections of the rods made annular grooves to a depth equal to the height of the thread profile.

Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором с продольным вырезом по осевой линии изображено резьбовое соединение буровых штанг.Further, the essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a threaded connection of drill rods with a longitudinal cut along the axial line.

Резьбовое соединение буровых штанг состоит из ниппеля 1 и буровых штанг 2 и 3, концы которых имеют внутреннюю цилиндрическую резьбу 4. Ниппель 1 представляет собой пустотелый цилиндр, по наружной поверхности которого выполнена цилиндрическая резьба, например трапециевидная, прямоугольная. Конец ниппеля 1, обращенный к забою скважины, т.е. по ходу движения ударного импульса, имеет дорезьбовой участок, который выполнен в виде наружной конической поверхности 5. Эта часть 5 жестко закреплена в буровой штанге 3 посредством ее радиального обжатия 6. При этом внутренний диаметр обжатия 6 не превышает диаметр кромки торца дорезьбовой части ниппеля 5. Для увеличения механической прочности соединения ниппеля 1 и буровой штанги 3 в месте обжатия 6 на наружной конической поверхности дорезьбовой части выполнены неровности, например в виде продольных канавок, бороздок (на чертеже не показано), при этом на концевых участках штанг, выполнена кольцевая проточка 7 на глубину, равную высоте профиля резьбы (на чертеже показано выше высоты профиля резьбы).The threaded connection of the drill rods consists of a nipple 1 and drill rods 2 and 3, the ends of which have an internal cylindrical thread 4. The nipple 1 is a hollow cylinder, on the outer surface of which a cylindrical thread is made, for example, trapezoidal, rectangular. The end of the nipple 1, facing the bottom of the well, i.e. in the direction of the shock pulse, it has a threaded section, which is made in the form of an outer conical surface 5. This part 5 is rigidly fixed in the drill rod 3 by means of its radial compression 6. Moreover, the internal diameter of compression 6 does not exceed the diameter of the edge of the end of the threaded part of the nipple 5. To increase the mechanical strength of the connection of the nipple 1 and the drill rod 3 in the place of compression 6 on the outer conical surface of the threaded part, irregularities are made, for example, in the form of longitudinal grooves, grooves (not shown in the drawing but), while at the end sections of the rods, an annular groove 7 is made to a depth equal to the height of the thread profile (the drawing shows the height of the thread profile above).

Ударный импульс от машины ударного действия, например, перфоратора, движется сначала по буровой штанге 2, затем через стык между штангами 2 и 3 и одновременно через ниппель 1 и далее по буровой штанге 3 в направлении к забою скважины (на чертеже направление движения ударного импульса показано стрелкой). Так как конец ниппеля 1, обращенный к забою скважины, имеет дорезьбовую часть с конической поверхностью, плотно прилегающую к буровой штанге 3 в месте обжатия 6, а внутренний диаметр обжатия 6 не отличается от диаметра кромки дорезьбовой части ниппеля 5, ударный импульс беспрепятственно проходит в буровую штангу 3. При этом ударный импульс не подвергается сколь либо существенным процессам деформации и рассеяния, что значительно The shock pulse from the shock machine, for example, a perforator, moves first along the drill rod 2, then through the joint between the rods 2 and 3 and simultaneously through the nipple 1 and then along the drill rod 3 in the direction to the bottom of the well (in the drawing, the direction of movement of the shock pulse is shown arrow). Since the end of the nipple 1 facing the bottom of the well has a threaded portion with a conical surface that fits snugly against the drill rod 3 at the compression point 6, and the inner diameter of the compression 6 does not differ from the diameter of the edge of the threaded portion of the nipple 5, the shock pulse freely passes into the drilling rod 3. In this case, the shock pulse is not subjected to any significant processes of deformation and scattering, which is significantly

уменьшает потери его энергии. Благодаря наличию кольцевых проточек 7 исключаются радиальные нагрузки на витки резьбы концевых участков штанг.reduces the loss of its energy. Due to the presence of annular grooves 7, radial loads on the threads of the end sections of the rods are eliminated.

Технический эффект полезной модели - снятие радиальных нагрузок со стороны витков резьбы ниппеля на концевые участки соединяемых штанг, что позволяет увеличить прочность и долговечность работы резьбового соединения штанг.The technical effect of the utility model is the removal of radial loads from the side of the threads of the nipple to the end sections of the connected rods, which allows to increase the strength and durability of the threaded connection of the rods.

Claims

A threaded connection of drill pipes, consisting of two rods interconnected by a nipple with a cylindrical thread, made over the entire cylindrical surface of the nipple, and the end of the nipple facing the bottom of the well has a threaded part with an external conical surface that is rigidly fixed in the drill rod by means of a radial compression, while the edge of the end of the threaded part of the nipple does not protrude beyond the smallest inner circumference of the compression hole of the rod, and not on the conical surface of the nipple flatness, for example, in the form of longitudinal grooves, grooves, characterized in that the ends of the rods are made of an inner annular grooves to a depth equal to the height of the thread.