Соединение бурильных труб

1 Область применения изобретения Настоящее изобретение относится к соединению цилиндрических бурильных труб для различных текучих сред, соединенных с образованием длинной бурильной колонны. Предпосылки изобретения Широко известно, что бурильные трубы могут быть соединены крупной резьбой. По таким трубам можно перемещать одну текучую среду, и до сих пор этого было достаточно для пользователей буровых установок. В последнее время возникла потребность в перемещении по бурильной трубе нескольких текучих сред, но соединение труб, имеющих несколько каналов для различных текучих сред,несколько затруднительно, поскольку резьбы обычно изнашиваются неодинаково и не могут быть затянуты до такой степени, чтобы избежать протечек и в то же время обеспечить перемещение текучих сред по соответствующим каналам труб без их смешивания. Из патента Норвегии 169797 известна труба для нескольких текучих сред, в которой при соединении основной трубы используется внутренняя прокладка, а вспомогательная труба соединена вблизи соединения основной трубы с использованием стопорных уплотнительных колец. Все соединение удерживается внешними фланцами, соединенными между собой болтами. Очевидно, что поверхность такого соединения не является цилиндрической или не имеет вращательной симметрии относительно центральной оси, и поэтому оно не может применяться в бурильной колонне, которая должна вращаться во время бурения. Для получения более ровной поверхности в патенте США 2294806 предложено соединение наружных фланцев направленными в осевом направлении внутренними болтами, утопленными в отверстиях, размеры которых позволяют обслуживающему персоналу поворачивать эти болты и тем самым соединять трубы. Однако соединение, описанное в указанной публикации, не подходит для использования в бурильный колонне, поскольку оно выполнено нецилиндрическим, а фланцы увеличивают диаметр бурильной колонны и, следовательно, делают ее использование невозможным. Кроме того, это соединение не пригодно для перемещения нескольких текучих сред. Сущность изобретения В связи с указанным выше целью настоящего изобретения является создание средств осевого соединения бурильных труб, по которым в бурильной колонне отдельно могут перемещаться различные текучие среды. Достижение этой цели в настоящем изобретении обеспечено тем, что соединительные средства выполнены в виде направленных в осевом направлении болтов, вставленных во внешнюю стенку буровой штанги и в осевом 2 направлении проходящих за конец указанной штанги в глухие отверстия с внутренней резьбой, выполненные в следующей буровой штанге, присоединяемой к указанной первой штанге,а каждая концевая поверхность буровой штанги имеет приспособления, по меньшей мере, для одного соединительного устройства для перемещения различных текучих сред в бурильной колонне. Предлагаемые бурильные трубы можно соединять в одну бурильную колонну без наружных фланцев, по которой можно перемещать различные текучие среды. Такими текучими средами могут быть буровой раствор, соляной раствор и, например, рабочие жидкости. При соединении буровых штанг в колонну важно, что предлагаемое соединение может быть выполнено без наружных фланцев или внешних вспомогательных труб, поскольку образуемые ими выступы препятствуют использованию бурильной колонны в качестве вращательного устройства. В соединении, известном из патента США 5299644, общее с предлагаемым изобретением заключается только в наличии проходящих в осевом направлении болтов, а поскольку болты расположены за пределами периферии буровых штанг, то это соединение не является цилиндрическим. К тому же трубчатая головная часть имеет различные наружные диаметры, и ее форма далека от цилиндрической. Каждая из этих двух особенностей по отдельности препятствует использованию этого соединения в колонне из труб, так как такая колонна не может вращаться в скважине из-за наличия наружных болтов, а трубчатая головная часть своими участками большего диаметра застревает в скважине. Объединение этого соединения с другими соединениями, описанными в патентах США 2294806 и 1944219 или в патенте Норвегии 169797, также не решает проблему обеспечения средств осевого соединения бурильных труб, по которым в бурильной колонне отдельно могут перемещаться различные текучие среды. Один предпочтительный вариант выполнения соединения бурильных труб может заключаться в том, что к болтам имеется доступ через углубления, выполненные во внешней стенке буровой штанги вблизи ее конца, где болты входят в указанные глухие отверстия с внутренней резьбой, выполненные в следующей буровой штанге, причем указанные углубления имеют ширину, достаточную для завинчивания или отвинчивания болтов. При таком варианте выполнения соединение может быть выполнено вручную под визуальным контролем. Если торцевые поверхности буровых штанг имеют соответственно по меньшей мере один направляющий штифт и/или соответствующую выемку, то легко можно выполнить правильное соединение и уменьшить усилия 3 сдвига, воздействующие на болты. Если направляющие штифты имеют форму, например, усеченного конуса или тетраэдра с цилиндрической частью в основании, а выемки имеют форму,согласующуюся с направляющими штифтами,то соединение может быть выполнено быстрее и с большей точностью. В другом предпочтительном варианте выполнения фланцевого соединения указанные соединительные устройства для текучих сред выполнены в виде соединительных вставок,снабженных соответствующими уплотнительными средствами. Таким образом, в каждом соединении обеспечена возможность выбора между необходимостью выполнения проточного соединения через соответствующее проточное соединительное устройство и отсутствием такой необходимости. В еще одном предпочтительном варианте выполнения фланцевого соединения над болтами производятся действия посредством, по меньшей мере, одного гидравлического двигателя, расположенного в буровой штанге. При этом преимущественно указанные гидравлические двигатели приводятся в действие с другого конца буровой штанги, где они посредством соответствующих проточных соединительных устройств присоединены к источнику давления,снабженному средствами регулирования и контроля. При таком варианте выполнения нет необходимости во фрезеровании указанных углублений в наружной стенке буровой штанги. Краткое описание чертежей Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны в формуле изобретения. Изобретение подробно описано далее со ссылками на чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид дальнего конца предлагаемого фланцевого соединения и продольные разрезы отверстий для соединительных вставок; фиг. 2 изображает вид ближнего конца фланцевого соединения и продольные разрезы отверстий для соединительных вставок и глухих отверстий для болтов; фиг. 3 изображает вид сбоку дальнего конца фланцевого соединения, на котором показаны углубления для болтов и фиг. 4 изображает вариант выполнения соединительной вставки для текучей среды. Подробное описание изобретения Соединительные средства фланцевого соединения, дальний конец 1 которого показан на фиг. 1, в этом варианте выполнения выполнены в виде четырех отверстий 11, 12 для болтов,которые на чертеже не показаны, а проточные соединительные устройства выполнены в виде расположенных на другом радиусе отверстий 13, 14, 15, 16, 17, согласующихся с соответствующими соединительными вставками, имеющими кольцевые уплотнения. Для иллюстрации примеров различных типов отверстий, предна 001956 4 значенных для различных текучих сред, которые протекают через указанные соединительные устройства и для которых в зависимости от скорости потока, пропускной способности и вязкости текучей среды необходимы различные условия, показаны продольные разрезы а, b, с, d, e отверстий 13-17. Вокруг отверстий 11, 12 пунктиром показаны углубления 18. На чертеже видно, что углубления 18 выполнены достаточно широкими для обеспечения работы с инструментом для завинчивания или отвинчивания болтов. На фиг. 2, изображающей ближний конец фланцевого соединения, в частности показано топологическое расположение глухих отверстий 21, 22 для болтов и разрезы 21 а, 22 а этих отверстий, показывающие их форму. Два глухих отверстия 22 а выполнены короткими, а два 21 а длинными. Это не имеет непосредственной важности применительно к изобретению, но может быть полезно при изготовлении. Проточные соединительные устройства выполнены аналогично соединительным устройствам, показанным на фиг. 1, в виде расположенных на другом радиусе отверстий 23, 24,25, 26, 27, согласующихся с соответствующими соединительными вставками, имеющими кольцевые уплотнения. Для иллюстрации примеров различных типов отверстий, предназначенных для различных текучих сред, которые протекают через указанные соединительные устройства,показаны продольные разрезы а, b, с, d, e отверстий 23-27 аналогично фиг. 1. На фиг. 3 показан дальний конец соединения с углублениями 18 для болтов, выполненными фрезерованием. После использования болты могут быть извлечены путем промывки углублений с последующим применением соответствующего инструмента. Следует отметить,что углубления 18 должны иметь длину, достаточную, по меньшей мере, для размещения болтов в указанных отверстиях и применения инструмента на всех этапах вплоть до извлечения болтов из резьбы соответствующих глухих отверстий, расположенных в ближней части следующей буровой штанги. На фиг. 4 и 5 показано по одному варианту выполнения соединительной вставки 31, 33 для текучих сред, протекающих через бурильную колонну. Вставка имеет в целом четыре канавки 32, 34 для кольцевых уплотнений, предназначенных для уплотнения этих вставок 31, 33, с обеспечением таким образом плотного соединения, которое может быть разъединено при удалении болтов. Буровая штанга может быть выполнена в виде простого узла, выполняющего функции бурильной колонны и направляющего текучие среды от одного своего конца к другому. Буровая штанга может также выполнять некоторые функции с помощью текучих сред, протекающих через нее. В этом случае буровая штанга 5 может быть снабжена, например, тяговыми средствами, установленными на поворотных рычагах с тяговыми двигателями, или буровыми двигателями для буровой головки. В одном из указанных выше вариантов выполнения фланцевого соединения над болтами производятся действия посредством, по меньшей мере, одного гидравлического двигателя, установленного в буровой штанге, а в другом варианте выполнения применяются направляющие штифты и соответствующие выемки. Однако эти варианты выполнения не показаны на чертежах, так как они не являются существенными для изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Соединение цилиндрических бурильных труб, предназначенных для перемещения различных текучих сред, отличающееся тем, что а) соединительные средства выполнены в виде направленных в осевом направлении болтов, вставленных во внешнюю стенку буровой штанги (1) и в осевом направлении проходящих за конец указанной штанги (1) в глухие отверстия (21, 22) с внутренней резьбой, выполненные в следующей буровой штанге, присоединяемой к указанной первой штанге, а б) каждая концевая поверхность буровой штанги имеет приспособления (13-17, 23-27), по меньшей мере, для одного соединительного устройства (31, 33) для перемещения различных текучих сред в бурильной колонне. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем,что а) к болтам имеется доступ через длинные углубления (18), выполненные во внешней 6 стенке буровой штанги (1) вблизи ее конца, где болты входят в указанные глухие отверстия (21,22) с внутренней резьбой, выполненные в следующей буровой штанге, и б) углубления (18) имеют ширину, достаточную для завинчивания или отвинчивания болтов. 3. Соединение по п.1, отличающееся тем,что длина указанных углублений, по меньшей мере, больше длины болтов, а ширина примерно равна ширине головок болтов. 4. Соединение по п.1, отличающееся тем,что указанные соединительные устройства выполнены в виде соединительных вставок (31,33), снабженных соответствующими уплотнительными средствами. 5. Соединение по п.1, отличающееся тем,что над болтами производятся действия посредством, по меньшей мере, одного гидравлического двигателя, расположенного в буровой штанге(1). 6. Соединение по п.5, отличающееся тем,что гидравлические двигатели приводятся в действие с другого конца буровой штанги (1),где они посредством соответствующих проточных соединительных устройств присоединены к источнику давления, снабженному средствами регулирования и контроля. 7. Соединение по п.1, отличающееся тем,что торцевые поверхности буровых штанг имеют соответственно выступы и/или выемки, согласующиеся друг с другом. 8. Соединение по п.7, отличающееся тем,что выступы выполнены в форме усеченного конуса, а выемки имеют форму, согласующуюся с выступами.