ШАРНИРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

ШАРНИРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ


RU (11) 2170322 (13) C1

(51) 7 E21B17/05 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000128929/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.11.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.11.20 
(45) Опубликовано: 2001.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1740614 A1, 15.06.1992. SU 652321 A, 18.03.1979. SU 819294 A, 10.04.1981. SU 825826 A, 10.05.1981. SU 1070294 A, 30.01.1984. SU 1290775 A1, 08.01.1985. SU 1656113 A1, 15.06.1991. SU 1760076 A1, 07.09.1992. RU 2007536 С1, 15.02.1994. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" 
(72) Автор(ы): Габдуллин Р.Ф.; Саматов М.И.; Дорофеев С.В.; Гарифуллин И.Ф.; Видинеев С.А. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" 
Адрес для переписки: 450077, г.Уфа, ул. Ленина, 86, ДООО "БашНИПИНефть" ОАО АНК "Башнефть", лаборатория ПЛР 

(54) ШАРНИРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ 

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности для соединения насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом. Изобретение обеспечивает увеличение надежности работы насоса. Сущность изобретения: устройство включает полый корпус, состоящий из двух частей, и шарнирный узел, состоящий из муфты, жестко связанной с нижней частью полого корпуса и втулки. Муфта и втулка имеют сферические сопряженные поверхности, при этом втулка имеет сферический фланец, поверхности которого сопряжены с ответными поверхностями муфты и нижней части полого корпуса, фланец втулки размещен в муфте с возможностью ограниченного углового перемещения, а муфта и верхняя часть полого корпуса связаны зубчатым зацеплением. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации наклонно-направленных или искривленных скважин электроцентробежными насосами.

Известна соединительная муфта насосных штанг (Пат. N 2017930, E 21 В 17/05, оп. 15.08.94, бюл. N 15) для наклонно-направленных или искривленных скважин, содержащая корпус из двух частей, каждая из которых снабжена двумя роликами, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, и шарнирное соединение в виде шарового пальца, один конец которого жестко связан с верхней частью корпуса, а другой, посредством полумуфты с внутренней шаровой сферой - с нижней частью корпуса.

Однако известная соединительная муфта непригодна для соединения насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом.

Известна комбинированная буровая штанга (авт.св. 1740614, E 21 В 17/20, оп. 15.06.92, бюл. N 22), содержащая полый корпус с резьбовыми участками по концам. На одном из концов корпуса установлен полый наконечник, имеющий сферическую поверхность в своей средней части. На другом конце корпуса размещена муфта, имеющая внутреннюю сферическую поверхность, ответную сферической поверхности наконечника. В начале взаимодействия каждой очередной штанги с буровым станком резьбовой хвостовик наконечника ввинчивается в резьбовой участок корпуса штанги, передавая крутящий момент всем предшествующим штангам. Однако известное устройство имеет недостаточную степень свободы движения шарнирного узла, что делает ненадежной его работу в наклонно-направленных или искривленных скважинах.

Кроме того, осевое перемещение и вращение наконечника относительно корпуса препятствуют его использованию в системе насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом, оборудованным электрокабелем, размещенным в полости труб.

Таким образом возникла проблема создания надежного устройства для соединения насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом при эксплуатации его в наклонно-направленных и искривленных скважинах.

Технический результат - увеличение степени свободы движения шарнирного узла устройства, а также устранение осевого и вращательного перемещения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном шарнирном устройстве для соединения труб, включающем полый корпус, состоящий по меньшей мере из двух частей, и шарнирный узел, образованный жестко связанной с нижней частью полого корпуса муфтой и втулкой, имеющими сопряженные сферические поверхности, согласно изобретению, втулка имеет сферический фланец, поверхности которого сопряжены с ответными поверхностями муфты и нижней части полого корпуса, при этом фланец втулки размещен в муфте с возможностью ограниченного углового перемещения, а муфта и верхняя часть полого корпуса связаны зубчатым зацеплением.

Целесообразно вышеупомянутое зубчатое зацепление выполнить с расчетным зазором.

Выполнение втулки со сферическим фланцем и сопряжение его сферических поверхностей с ответными сферическими поверхностями муфты и нижней части полого корпуса увеличивает степень свободы движения шарнирного узла с одновременным сохранением герметичности конструкции при любом повороте втулки.

Зубчатое зацепление муфты и верхней части полого корпуса, выполненное с расчетным зазором, позволяет устранить относительное осевое и вращательное перемещение устройства и разместить электрический кабель в полости труб.

Сопоставление предлагаемого устройства с прототипом показало наличие новых элементов (зубчатое зацепление), новой формы выполнения известного элемента (выполнение втулки со сферическим фланцем), а также новых связей между элементами, что свидетельствует о соответствии критерию изобретения "новизна".

Поиск по отличительным признакам показал отсутствие таковых в других изобретениях, что свидетельствует о соответствии критерию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое устройство в статическом состоянии и в момент работы, продольный разрез; на фиг. 3 - сечение по А-А.

Предлагаемое устройство включает полый корпус из двух частей 1 и 2, муфты 3, втулки 4 со сферическим фланцем 5. Втулка 4 имеет с муфтой 3 и нижней частью 2 полого корпуса сферические сопрягаемые пары 6 и 7. Муфта 3 снабжена зубьями 8, а полый корпус - зубьями 9. Между зубьями 8 и 9 выполнен расчетный зазор, определяющий угловое отклонение без вращения.

Устройство работает следующим образом. Верхнюю часть 1 полого корпуса крепят к подвеске насосно-компрессорных труб, а нижнюю часть 2 - к муфтовому концу электроцентробежного насоса. Затем колонну труб спускают в наклонную или искривленную скважину на расчетную глубину и включают насос. При этом верхняя часть 1 полого корпуса вместе с втулкой 4 поворачивается от изгибающего усилия насосно-компрессорных труб на определенный угол кривизны места установки, сферические сопрягаемые пары 6 и 7 приходят в движение и втулка 4 занимает положение, определяемое расчетным зазором между зубьями. Насосно-компрессорная труба, которая несет на себе кривизну ствола скважины, поворачивается на шарнирном устройстве и снимает изгибающее усилие. Электроцентробежный насос при этом ложится, сохраняя свою ось прямой.

Таким образом, предлагаемое устройство, обладая необходимой подвижностью, позволяет сохранить высокую работоспособность электроцентробежного насоса и увеличить срок его службы при эксплуатации в наклонно-направленных и искривленных скважинах. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Шарнирное устройство для соединения труб, включающее полый корпус, состоящий, по меньшей мере, из двух частей, и шарнирный узел, образованный жестко связанной с нижней частью корпуса муфтой и втулкой, имеющими сопряженные сферические поверхности, отличающееся тем, что втулка имеет сферический фланец, поверхности которого сопряжены с ответными поверхностями муфты и нижней части полого корпуса, при этом фланец втулки размещен в муфте с возможностью ограниченного углового перемещения, а муфта и верхняя часть полого корпуса связаны зубчатым зацеплением.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатое зацепление муфты с верхней частью полого корпуса выполнено с расчетным зазором.