Соединительный узел для расширяющейся трубной колонны, снабженной прорезями

1 Настоящее изобретение относится к соединительному узлу, предназначенному для использования в соединительных секциях расширяющейся трубной колонны и, в частности,но не исключительно, предназначенному для использования при соединении секций расширяющейся колонны, состоящей из труб с прорезями, которая используется в скважинах для разведки и добычи нефти и газа. Расширяющаяся труба с прорезями используется в скважинах различного назначения. Труба содержит трубные отрезки или участки, в которых механической обработкой выполнено большое количество продольных прорезей. Таким путем можно относительно просто расширить трубу радиально наружу, пропуская сердечник через трубу. Расширение заставляет прорези принимать ромбовидную форму. Такая труба может использоваться, например, для облицовки скважины ниже сужения без дальнейшего уменьшения диаметра скважины. Если использовать обычную трубу, то ее наружный диаметр должен быть меньше диаметра суженой части, обеспечивая проход трубы сквозь сужение. При таком уменьшении диаметра скважины возникает ряд негативных последствий, первым из которых является снижение производительности скважины. Используя расширяющуюся трубу с прорезями, ее можно проводить сквозь сужение в расширенную часть скважины ниже указанного сужения. После такой проводки трубу можно расширить до диаметра, который больше диаметра сужения. В настоящее время расширяющаяся труба с прорезями поставляется отрезками труб, которые после сварки между собой образуют колонну. Во многих случаях эта операция дорогая и требует больших затрат времени, например, в морских условиях при плохой погоде может оказаться невозможным обеспечить качественную сварку. Проблемы обеспечения безопасности могут также возникнуть из-за высоких температур материала, открытого пламени или искр, которые имеют место при сварке. Кроме этого, в случае "неудачного рейса" в скважину приваренные друг к другу отрезки трубы, образующие колонну, следует разделить путем разрезания трубы, при этом разрезанную трубу повторно использовать нельзя. В публикации международной заявки WO 92/01139 кл Е 21 В 17/08, 17/20, 17/18, Е 21 В 19/22, F 16L 31/00, 37/00, 37/08 и F 16L 39/00 раскрыт соединительный узел для соединения между собой секций расширяющейся трубной колонны, содержащий пазы и выступы, выполненные за одно целое с концами соответствующих трубных секций. Такой соединительный узел не способен выдерживать значительные осевые растягивающие усилия, и имеется большой риск разрыва его частей при использовании этого узла в стволе скважины в качестве состав 000463 2 ной части удлиненной тяжелой трубной колонны. Целью настоящего изобретения является увеличение надежности соединительного узла. Эта цель достигается тем, что в соединительном узле для соединения между собой секций расширяющейся трубной колонны, содержащем внутреннюю часть и наружную часть,выполненные за одно целое с концами соответствующих трубных секций, согласно изобретению, каждая часть имеет прорези и выполнена с возможностью коаксиального соединения с другой частью, допуская расширение соединенных частей в соответствии с расширением трубной колонны, трубная колонна снабжена прорезями,а внутренняя и наружная части соединены между собой одним рядом распределенных по периферии механических крепежных элементов. В вышеописанном соединительном узле механические крепежные элементы способны выдерживать значительные осевые растягивающие усилия перед, в течение и после процесса расширения трубной колонны. Предпочтительно внутренняя часть образована одним концом связанных между собой трубных секций, наружная поверхность которых обработана на заданной длине, а наружная часть образована концом другой трубной секции, внутренняя поверхность которой обработана на аналогичной длине. В таком случае предпочтительно, чтобы свободный конец внутренней и наружной части входил в кольцевую канавку, выполненную на другом конце соответствующей части, при этом,если части коаксиально сцепляются друг с другом, то упомянутые свободные концы запираются oт радиального перемещения внутри упомянутых канавок, предотвращая расхождение раструбом упомянутых свободных концов,когда трубная колонна расширяется. Это сводит к минимуму возможность раскрытия свободных концов при расширении трубы. Такое раскрытие внутреннего конца может привести к нарушению симметрии ствола скважины, обрабатываемого инструментом. Свободные концы с прорезями частей образуют штыри, а в предпочтительном варианте механические крепежные устройства обеспечивают соединение соответствующих наложенных друг на друга штырей между собой. Это препятствует разделению концов частей, когда соединенная трубная колонна расширяется. Преимущественно каждый крепежный элемент расположен по существу в середине узла и на половине расстояния между парой соседних прорезей. Крепежные элементы можно освобождать,если, например, для крепления используются короткие болты, размещенные в соответствующих отверстиях, выполненных в частях, благодаря чему трубную колонну можно разделять,если имеет место "неудачный рейс" в скважину. Использование болтов или аналогичных 3 средств, а также соответствующих отверстий под них обеспечивает качественное совмещение частей. Следовательно, предпочтительно, чтобы механические крепежные элементы содержали короткие болты, проходящие сквозь радиальные отверстия, просверленные в стенках внутренней и наружной частей, причем головка каждого болта должна быть утоплена в канавке, выполненной в наружной поверхности наружной части, а тело каждого болта ввернуто по резьбе,выполненной в радиальном отверстии, проходящем сквозь внутреннюю часть. Кроме этого, наружная часть может быть образована свободным концом расширяющейся трубной секции с прорезями, которую слегка расширяют перед установкой наружной части коаксиально вокруг внутренней части. Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут далее описаны на примере его реализации со ссылками на прилагаемые чертежи,на которых: фиг. 1 изображает разрез отрезка расширяющейся трубы с прорезями в расширенном состоянии; фиг. 2 - сечение по линии 2-2 на фиг. 1, где дополнительно показано сечение расширяющейся трубы с прорезями в нерасширенном состоянии; фиг. 3 - разрез половины соединительного узла в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения с разделенными частями узла; фиг. 4 - соединительный узел, показанный на фиг. 3, в соединенном положении. На фиг. 1 и 2 изображен отрезок расширяющейся трубы 10 с прорезями. В исходной конфигурации труба 10 представляет собой отрезок трубы, в которой выполнены ряды продольных прорезей 12 а (фиг. 2). При приложении усилия, направленного радиально наружу к стенке трубы 10, например, пропуская конус или оправку сквозь трубу 10, она расширяется таким образом, что прорези 12 а принимают форму ромбовидных отверстий 12b. Труба 10 поставляется отрезками, удобными для транспортировки и манипулирования. В соединенном состоянии эти отрезки образуют трубную колонну. Соединительный узел 20, как показано на фиг. 3 и 4, используется для соединения между собой трубных отрезков. Узел 20 содержит внутреннюю часть 22 и наружную часть 24. Части 22, 24 могут расширяться аналогично трубе 10, причем в них выполнены аналогичные продольные прорези 26. Свободный конец внутренней части 22 обработан для образования внутренней части 28,имеющей уменьшенный наружный диаметр, а свободный конец наружной части 24 имеет соответствующую наружную часть 30 уменьшенного и увеличенного внутреннего диаметра для приема внутренней части 28, как это будет опи 000463 4 сано ниже. В каждой части 22, 24 выполнена соответствующая кольцевая канавка 34, 35 в виде подрезанного буртика для зацепления со свободным концом 36, 37 противоположной части, имеющим соответствующую форму. Такое соединение предотвращает разделение свободных концов 36, 37 вышеуказанных частей 22, 24 при расширении трубы 10. Прорези 26 в частях 22, 24 расположены таким образом, что свободные концы 36, 37 частей образуют штыри 40, 41, в каждом из которых выполнены отверстия 42, 43. Отверстия 43 в наружной части 24 являются зенкованными, а отверстия 42 во внутренней части 22 являются резьбовыми, благодаря чему штыри 40, 41 могут крепиться друг к другу с помощью набора коротких болтов 44. Для соединения между собой двух отрезков трубы, снабженных соединительным узлом 20, части 22, 24 подводят друг к другу таким образом, чтобы свободный конец 36 внутренней части 22 проходил внутри свободного конца 37 наружной части 24. Болты 44 после этого закрепляют в отверстиях 42, 43. Таким путем соединяют заданное количество трубных секций, образуя колонну, которую опускают в скважину до заданного уровня. После этого трубную колонну с соединительными узлами можно расширить до заданного диаметра. Однако если имеет место "неудачный рейс" в скважину, то трубную колонну в таком случае можно вывести из скважины и разобрать. Это делается относительно просто, выворачивая болты 44. Понятно, что вариант, описанный выше,дан только в качестве примера реализации настоящего изобретения, в рамках которого возможны модификации и усовершенствования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Соединительный узел для соединения между собой секций расширяющейся трубной колонны, содержащий внутреннюю часть и наружную часть, выполненные за одно целое с концами соответствующих трубных секций,отличающийся тем, что каждая часть имеет прорези и выполнена с возможностью коаксиального соединения с другой частью, допуская расширение соединенных частей в соответствии с расширением трубной колонны, трубная колонна снабжена прорезями, а внутренняя и наружная части соединены между собой одним рядом распределенных по периферии механических крепежных элементов. 2. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что внутренняя часть образована концом одной из соединенных между собой трубных секций, наружная поверхность которого обработана на выбранной длине, а наружная часть образована концом другой из соединенных между собой трубных секций, внутренняя поверхность которого обработана на аналогичной длине. 3. Соединительный узел по п.2, отличающийся тем, что свободный конец внутренней и наружной части входит в кольцевую канавку,образованную на другом конце соответствующей части таким образом, что при коаксиальном сцеплении частей друг с другом свободные концы запираются в радиальном направлении внутри упомянутых канавок, препятствуя раскрытию раструбом упомянутых свободных концов,когда трубную колонну подвергают расширению. 4. Соединительный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что механические крепежные элементы содержат короткие болты,проходящие сквозь радиальные отверстия, про 6 сверленные в стенках внутренней и наружной частей, головка каждого болта утоплена в выемке, образованной в наружной поверхности наружной части, а тело каждого болта имеет резьбовое соединение с резьбой в радиальном отверстии, проходящем сквозь внутреннюю часть. 5. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что каждый крепежный элемент расположен, по существу, в середине узла и на половине расстояния между парой соседних прорезей. 6. Соединительный узел по любому из предыдущих пп.1-5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, некоторые прорези во внутренней и наружной частях соединителя по существу сцентрированы.