Способ проектирования замкового конусного резьбового соединения

 

Изобретение относится к буровой технике. Цель изобретения - повьш1ение надежности работы соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов. Определяют коэффициент внешней нагрузки на изгиб в ниппеле и отношение пределов выносливости ниппеля и муфты. С учетом последних определяют средний диаметр резьбы ниппеля на расстоянии 12 мм от упорного уступа D р,, и средний диаметр резьбы муфть в плоскости ее первого рабочего витка D р.м по выражениям: Dp.H (0,2...0,3) D J,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

489 А1 (19) (11) (5}) 4 Е 21 В 17/042

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 4126458/22-03 (22) 29.09.86 (46) 15,11.88. Бюл. ¹ 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт буровой техники и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытаний и контроля нефтегазоразве" дочных скважин (72) Н.Д.111ербюк, Ю.И.Газанчан и А.И.Барышников (53) 622.24.05 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР .№ 1035183, кл . Е 21 В 17/042, 1983.

Щербюк Н.Д., Газанчан Ю,И, и Мамаева Е.И. Повышение эксплуатационных характеристик и расчет замковых резьбовых соединений бурильных труб и забойных двигателей. - PHTC:

Машины и нефтяное оборудование,1980, ¹- 3, с. 17-21. (54) СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАМКОВОГО

КОНУСНОГО РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ (57) Изобретение относится к буровой технике. Цель изобретения — повьппение надежности работы соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов, Определяют коэффициент внешней нагрузки на изгиб в ниппеле и отношение пределов выносливости ниппеля и муфты. С учетом последних определяют средний диаметр резьбы ниппеля на расстоянии 12 мм от упорного уступа D р я и средний диаметр резьбы муфты в плоскости ее первого рабочего витка D p.ì ïî выражениям: 1) р.> = ((0,2...0,3) D +

D н и D„соответственно средний диаметр ниппеля и наружной муфты.

Ориентировочное значение необходимой конусности резьбовой части замкового соединения К определяют из выражения: э =: (с - (1 р.н — 1 р. ) ) где Е = 0,62...0,75. Использование способа по сравнению с известным позволяет снизить материальные затраты, связанные с проводкой скважин за счет повышения срока службы колонны буриль ных труб и сокращения поломок их в скважине. 3 ил., 1 табл.

143748g

3, !4(D В„)

3,14(В „.

1 р. ì)

Ф н Е я

Кв -н + Ем (s) Ом

Изобретение относится к буровой технике, а именно к замковым резьбовым соединениям бурильной колонны.

Цель изобретения — повышение надежности работы замкового конусного резьбового соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов.

На фиг.l показано проектируемое !О замковое конусное резьбовое соединение, частичный разрез; на фиг. 2— результаты усталостных испытаний

УБТ-!78 с резьбами 3-147 и Ч 140 на

, фиг.3 — - результаты усталостных испыi таний УБТ-203 с резьбами 3-171 и

3-147.

Способ проектирования замкового конусного резьбового соединения,сос тоящего иэ ниппеля 1 с внутренним ; диаметром D и средним диаметром резьбы D p„, муфты ? с внешним диа-! метром 0„и средним диаметром резь бы D<, осуществляют следующим об-! разом.

Одно из условий определения поло; жения проектируемой резьбы относительно заданных значений D и D„:определяется коэффициентом внешней нагрузки ниппеля на изгиб и вычисляется из выражения где. Е и I - моменты инерции нип- 35 к м пеля и муфты, определяемые в плоскости

Е-I (см,фиг.l) на расстоянии 12мм от упорных поверхностей: 40

3 14 Ф ф — (D -1 ) и

32 Рн Н

Е м — 5 (Э " — ВР.м) ., (2) 45

Стендовыми испытаниями на усталость определялось такое .значение K <

Мф . при котором предел выносливости замкового соединения, в случае излома по ниппелю, имел бы наибольшее значе" 50 ние. Исходя из этого условия, получе-

Но — К " = 0,3 — 0,2.

В зависимости от конструктивных особенностей замкового соединения усталостные разрушения могут происхо.55 дить в плоскости II-II муфты (см. фиг.l). Максимальное сопротивление усталости всего замкового соединения обеспечиваетея при условии, что предел выносливости муфты в плоскости

1I-II ранен пределу выносливости замкового соединения в плоскости I-1 при усталостных разрушениях по ниппелю. Это условие можно записать в следующем виде:

М „Р = М РР, (3) с м где Мд, М „Р— пределы выносливости

Р соответственно соединения и муфты по расчетным плоскостям.

Выражая предельные изгибающие моменты через напряжения, ползучим исходное равенство, определяющее оптимальные геометрические размеры муфты в расчетной плоскости: (4)

> С, М где < о, — пределы выносливости замкового соединения и муфты в плоскостях

I-I u II-ЕЕ;

W, W — осев. е моменты сопротивления замкового соединения и муфты в тех же плоскостях.

На основе широкого комплекса натурных стендовых испытаний на усталость замковых резьбовых соединений диаметрами от 80 — 203 мм находят постоянное соотношение пределов выносливости по расчетным плоскостям для равнопрочных соединений

6, / 6м, = 0,85 — 0,95. (6) Исходя из вышеизложенного, для осуществления данного способа .проектирования резьбового соединения при определении среднего диаметра резьбы ниппеля l на расстоянии 12мм от упорного уступа 3 (на фнг. 1, плоскость I-Е) используются эксперименИЗг тально полученное значение К „

= 0 3 — 0 2 и формулы (!) и (2), а при определении среднего диаметра резьбы муфты 2 в плоскости первого .ее рабочего витка (см.фиг.l, плос-, кость II-II) экспериментально полученную зависимость б,/ C, = 0,85—

0,95 и формулы (4) и (S).

1437489 замковыми соединениями УБТ=178 и

УБТ=203 на 43 — 451. При этом долговечность таких соединений повышается в несколько раз.

В щ= /(П,П5-0,15)n, + (n,95-0,85)n„.i (8} где Э „, D рм - соответственно средние диаметры резьбы ниппеля в плоскости на рас стоянии 1?мм от упорного уступа и муфты в плоскос15 ти первого рабочего вичка, мм;

D, D )(— соответственно наружный диаметр муфты и внутренний диаметр ниппеля,мм.

Ориентировочное значение необходимой конусности резьбовой части замкового соединения К определяется по найденным значениям D р.„u Dp м из выражения

При использовании данного способа проектирования резьбового конусного соединения обеспечивается снижение

10 материальных затрат, связанных с проводкой скважин, за счет повышения срока службы колонны бурильных труб и сокращения поломок их в скважине °

Формула

? cs

К> 1

Ън- Р р. (9} где Е > = 0,62 — 0,75, D P.„ — рациональная длина свинчивания замковых резьбовых соединений (2).

На основе определенных значений

D „, D р,,и К при заданных значениях D „ и D находится. ближайшее стандартное резьбовое соединение или проектируется новое.

В качестве примера в представленной таблице приведены фактические, расчетные и рекомендуемые значения основных геометрических параметров

УБТ = 178, D = 178мм, Э „ = 80мм и

УБТ = 203, D ì = 203мм, D н = 80мм ,Приведенные на фиг.2 и 3 результаты усталостных испытаний этих соедине- 4 ний показали повышение предела выносливости по сравнению со стандартными Pн

Dð. м где Dp „и

DH H DIh

Расчетные значения имеют ви э, „ = (n,2-о,з)n „ + (n,â,n,7)n изобретения

Способ проектирования замкового конусного резьбового соединения,включающий определение среднего диаметра резьбы ниппеля на расстоянии 12 мм от упорного уступа, определение среднего диаметра резьбы муфты в плоскости ее первого рабочего витка и определение конусности соединения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов,оп,ределяют коэффициент внешней нагрузки на изгиб в ниппеле и отношение пределов выносливости ниппеля и муфты, после чего с учетом последних определяют средние диаметры резьб ниппеля и муфты по следукнцим зависимостям:

D < м — соответственно средний диаметр резьбы ниппеля и муфты, мм; соответственно внутренний диаметр ниппеля и наружный муфты, мм.

1 437489

Параметры

УБТ=178

УБТ=203

Фактические

Факти- Расчетные

Рекомендуемые дуемые ческие

3-1 47

3-140 3-171

140,7 121 — 132 130,9 164,9

125,2 97„2-116,7 105,4 148,8

1 30-1 43

105,5-130,4 125,2

I:4

1:6

1:4

1:6

1:6

1:6

43r н

0,42

0,2-0,3

0,47

0,29

0,2-0,3

0,23

41

Тии резьбы

D мм

0 „,,мм

Расчетные Рекомен3-147

140,7

1437489

Составитель В.Родика

Техред П.Сердюкова Корректор М.Иаксимишииец

Редактор М.Бандура .

Заказ 5865j30

Тираж 531

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская ыаб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4

ОУ ÎZ П> П7< Z Н

Числа фаям/ Ф!Ог

Фиг. 2

02 0Р 0,7 7 g 9 7 1О

Число цнкпИйл10

Фас.,3