Трубное резьбовое соединение

 

Изобретение относится к резьбовым соединениям обсадных и насосно-компрессорных труб и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности. Трубное резьбовое соединение содержит охватываемый элемент, имеющий на конце две последовательно расположенные вдоль оси независимые наружные резьбы с одинаковым осевым шагом, и сопрягающийся с ним охватывающий элемент, имеющий две ответные независимые внутренние резьбы. Наружная резьба охватываемого элемента, расположенная у его конца, и соответственная ей внутренняя резьба охватывающего элемента, расположенная со стороны его корпуса, выполнены коническими с возможностью сопряжения с натягом при свинчивании и имеют треугольный профиль с закругленными вершинами и впадинами. Упрощается конструкция резьбового соединения и расширяются возможности по его изготовлению и применению. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к резьбовым соединениям обсадных и насосно-компрессорных труб и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности.

Известны трубные резьбовые соединения, содержащие охватываемый элемент (ниппельную часть), имеющий на конце одну наружную коническую резьбу треугольного или трапецеидального профиля, и охватывающий элемент (муфтовую часть) с ответной внутренней конической резьбой у его приемного торца, сопрягаемые при свинчивании с натягом (1. ГОСТ 632-80 “Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия. 2. ГОСТ 633-80 “Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия).

Их недостатком является большая затрата времени на свинчивание и, как следствие на спуск трубных колонн в скважину.

Наиболее близкими к предлагаемому по технической сути являются двухступенчатые трубные резьбовые соединения фирмы HYDRIL (Tubular Products. Catalog 801, HYDRIL Company, Los Angeles, California, 1980). Указанные соединения содержат охватываемый элемент, имеющий на конце две последовательно расположенные вдоль оси независимые наружные цилиндрические резьбы, имеющие трапецеидальный профиль и одинаковый осевой шаг, и охватывающий элемент, имеющий две ответные независимые внутренние цилиндрические резьбы, сопрягающиеся при свинчивании с соответственными резьбами охватываемого элемента без натяга.

Недостатком этих соединений является негерметичность сопряжения собственно резьб, обусловленная наличием зазоров в сопряжениях выступов и впадин трапецеидального профиля и кольцевых зазоров, необходимых для обеспечения монтажеспособности цилиндрических резьб. Соответственно, для обеспечения герметичности резьбового соединения в целом возникает необходимость в расположении с каждой из его сторон узлов уплотнения типа “металл-металл”.

Другим недостатком является необходимость использования по крайней мере с одного из концов резьбового соединения упорных уступов, требующихся для ограничения осевого перемещения цилиндрических резьб при свинчивании. Необходимость свинчивания “до упора” приводит, в свою очередь, к возникновению монтажных осевых растягивающих напряжений, ограничивающих несущую способность соединения при действии растягивающих нагрузок.

Указанные недостатки, с одной стороны, усложняют конструкцию, увеличивают габариты (в частности, необходимую длину и диаметр высаженной части), снижают технологичность и повышают трудоемкость изготовления резьбовых соединений, а с другой - усложняют их эксплуатацию и ограничивают возможные области изготовления и применения.

Целью изобретения является повышение герметичности резьбового соединения в целом при одновременном упрощении его конструкции.

Указанная цель достигается за счет передачи функций обеспечения герметичности и возможности контроля процесса свинчивания по крайней мере одной ступени резьбового соединения, примыкающей к торцу охватываемого элемента.

Сущность изобретения заключается в том, что по крайней мере наружная резьба охватываемого элемента, расположенная у его конца, и соответственная ей внутренняя резьба охватывающего элемента, расположенная со стороны его корпуса, выполнены коническими с возможностью сопряжения с натягом при свинчивании и имеют треугольный профиль с закругленными вершинами и впадинами.

При этом наличие в соединении в целом по крайней мере одного конического резьбового соединения с резьбой треугольного профиля, сопрягаемого с натягом, обеспечивает необходимую герметичность, что позволяет отказаться от использования дополнительных уплотнений “металл-металл”. Одновременно возникает возможность отказа от упоров, служащих для ограничения свинчивания, так как становится возможным использование традиционного контроля процесса свинчивания по величине крутящего момента или осевого перемещения свинчиваемых элементов относительно друг друга.

На чертеже представлен продольный разрез трубного резьбового соединения в собранном состоянии.

Резьбовое соединение содержит охватываемый элемент 6, который имеет на конце две последовательно расположенные вдоль оси независимые наружные резьбы 2 и 5. Охватывающий элемент 4 имеет две ответные независимые внутренние резьбы 1 и 3. Резьбы 1,2 и 3,5 имеют одинаковый осевой шаг Р, а расстояние l между ними кратно ему (l = nP, где n - целое число), что обеспечивает возможность одновременного свинчивания обеих пар резьб.

По крайней мере наружная резьба 2 охватываемого элемента б, расположенная у его конца, и соответственная ей внутренняя резьба 1 охватывающего элемента 4, расположенная со стороны его корпуса, выполнены коническими с углом уклона ϕ с возможностью сопряжения с натягом и имеют треугольный профиль с закругленными вершинами и впадинами.

Профиль резьб и возникающие при свинчивании с натягом давления на их контактных поверхностях обеспечивают герметичность соединения.

Резьбы 3 и 5 могут быть как цилиндрическими, так и коническими и иметь как треугольный, так и трапецеидальный профиль. Основная задача образуемого ими резьбового соединения - обеспечение прочности на растяжение.

Формула изобретения

Трубное резьбовое соединение, содержащее охватываемый элемент, имеющий на конце две последовательно расположенные вдоль оси независимые наружные резьбы с одинаковым осевым шагом, и сопрягающийся с ним охватывающий элемент, имеющий две ответные независимые внутренние резьбы, отличающееся тем, что, по крайней мере, наружная резьба охватываемого элемента, расположенная у его конца, и соответственная ей внутренняя резьба охватывающего элемента, расположенная со стороны его корпуса, выполнены коническими с возможностью сопряжения с натягом при свинчивании и имеют треугольный профиль с закругленными вершинами и впадинами.

РИСУНКИ

Рисунок 1