Лазерный мир

Данилейко Владимир Васильевич (RU), Савченко Эдуард Иванович (RU), Сорокин Юрий Владимирович (RU), Федяков Владимир Юрьевич (RU) // ) Патентообладатель(и): Общество с Ограниченной Ответственностью «АРМЗ СЕРВИС» (RU)

Изобретение относится к добывающей промышленности и может найти применение для соединения пластмассовых труб, применяемых при строительстве скважин, используемых для добычи нефти, газа методом химического выщелачивания. Способ включает спуск труб в скважину с соединением лазерной сваркой при расположении луча лазера в зоне стыка труб и вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб и подъем труб с разъединением лазерным лучом за один оборот вокруг места соединения. Применяют трубы из ПВХ c усиливающими компонентами, непрозрачными или слабопрозрачными для лазерного излучения. В зоне стыка труб поверх него вставляют кольцевую прокладку шириной с луч лазера из ПВХ, прозрачного для лазерного луча. В стык труб при резьбовом раструбном соединении кольцевая накладка вкладывается в раструб и затягивается вращением на последнем витке. При соединении встык кольцевая накладка зажимается между стыками труб, после чего производят нагрев кольцевой прокладки до расплавления, визуально контролируют равномерность расплава, спускают трубу и повторяют процесс со следующей трубой. При извлечении труб из скважины разъединяют лазерным лучом стык труб со сваркой и последовательно извлекают их из устьевого оборудования. Повышается надежность и прочность соединения и самих труб при работе с агрессивными жидкостями. 3 ил.

Известен также способ бурения скважин (патент RU №2147664, МПК Е21В 7/00, 17/04, В23К 26/00, опубл. в Бюл. №11 от 20.04.2000 г.), включающий последовательное соединение бурильных труб при их спуске в скважину лазерной сваркой и последовательное разъединение их лазерной резкой при подъеме, причем лазерная головка нацелена на свариваемый стык труб и не перемещается, а бурильная труба совершает один оборот вокруг собственной оси.

Недостатки способа: при бурении скважины буровая установка подвергается сильным вибрациям, а буровая колонна — значительным продольным и радиальным колебаниям; это усложняет копирование лазерным лучом траектории свариваемого стыка труб и делает не возможной сварку без остановки бурения. Для резки труб лазером также не существует оборудования и инструментов. Невозможность использовать для пластмассовых труб.

Известен модуль лазерно-дуговой для орбитальной сварки неповоротных кольцевых стыков труб (патент RU №2548842, МПК В23К 28/02, 26/30, 101/10, опубл. в Бюл. №11 от 20.04.2015 г.), содержащий направляющий пояс, подвижную орбитальную каретку, установленную на направляющем поясе с возможностью перемещения вдоль направляющего пояса. На каретке установлены датчик слежения за стыком, механизм подачи проволоки и манипулятор. На поперечную направляющую установлены лазерная головка, дуговая сварочная горелка, камера видеонаблюдения и контроллер.

Недостатком устройства является то, что модуль лазерно-дуговой на каждый свариваемый стык труб необходимо настраивать индивидуально. В условиях буровой установки это занимает много времени, удорожает строительство скважин и снижает производительность труда. Невозможность использовать для пластмассовых труб.

В качестве прототипа выбран Способ соединения и разъединения труб для добычи битуминозной нефти и устройство для лазерной сварки и резки при реализации способа (патент RU №2630327, МПК Е21В 43/24, опубл. 07.09.2017 г. Бюл. №25), включающий спуск труб в скважину с соединением лазерной сваркой при расположении луча лазера в зоне стыка труб и вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб и подъем труб с разъединением лазерным лучом за один оборот вокруг места соединения, луч лазера сварки или резки располагается в зоне стыка труб при вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб, трубы стыкуют торец в торец, процесс сварки труб повторяют до спуска всех свариваемых труб в скважину, при извлечении из скважины труб первую с края трубу извлекают, с возможностью вращения со скоростью резки и извлекают из устьевого оборудования.

При лазерной сварке (3, 4) синтетических материалов трансмиссионным методом соединяются два вида термопластичных синтетических материалов: луч лазера проходит через прозрачную деталь и нагревает поглощающую. Поглощающий пластик расплавляет прозрачную область соединения. Для достаточной передачи тепла необходимо прижать соединяемые детали друг к другу с помощью подходящей фиксирующей оснастки. При этом зазор должен быть по возможности меньше 150 мкм.

Поскольку множество пригодных для сварки термопластичных синтетических материалов поглощают только небольшую долю лазерного излучения твердотельных лазеров, добавляются дополнительные материалы (присадки), например, технический углерод. За счет этого обеспечивается расплавление и сварка этих термопластов с помощью лазерного излучения. Усилие при сварке обеспечивается за счет прижима заготовки к контурной зажимной маске или специальному стеклу.

Лазеры с иттербиевым волокном, излучающие длины волн 1064-1070 нм, уже использовались для сварки полимерных комбинаций прозрачного и темного цвета или там, где специальные добавки были включены для улучшения поглощения в одном или обоих полимерах для сварки. Излучение волоконного лазера с длиной волны 2 мкм непосредственно поглощается многими полимерами, что позволяет эффективно сваривать пластик/прозрачный пластик сочетания и другие сочетания цветов. Требования к зажимам при сборке под сварку ослаблены из-за более равномерного нагрева, достигаемого с обеих сторон сварного шва. Сварка излучением лазера с тулиевым волокном обычно проводится с помощью лазерного луча, с оптикой, рассчитанной на выходную мощность 2 мкм CW (обычно в диапазоне от 50 до 200 Вт) (3, 4).

Полное содержание: https://findpatent.ru/patent/275/2752905.html