Герметичное резьбовое соединение труб

Изобретение относится к резьбовым соединениям труб. Герметичное резьбовое соединение труб содержит два герметизирующих узла типа "металл-металл". Соединение имеет две пары сопрягаемых внутренних и наружных элементов с коническими уплотнительными поверхностями, выполненными с конусностью 1/12-1/16, и расположенный между ними резьбовой конический участок, причем на внутреннем элементе длина уплотнительной поверхности, расположенной на концевой части, в 1,2-1,5 раза больше длины уплотнительной поверхности, расположенной за участком конической резьбы. Изобретение повышает герметичность соединения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к резьбовому соединению металлических обсадных труб, применяемых в условиях наличия агрессивного влияния окружающей среды, в том числе химических элементов, содержащихся в добываемых жидкостях и газах, при строительстве и эксплуатации вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях.

Известны герметичные соединения металлических труб, содержащие один герметизирующий узел типа "металл-металл", представляющий собой сопрягаемые элементы (внутренний и наружный) с резьбовыми коническими участками и конической уплотнительной поверхностью на концевой части, отличающиеся друг от друга формой и размерами (патент RU 2058505 C1).

К основным недостаткам этого резьбового соединения следует отнести то, что резьбовой конический участок, выходящий на наружную поверхность и несущий основную нагрузку от растягивающих, сжимающих и изгибающих напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, герметизирован от внешней среды только с одной стороны и, как следствие, подвергается коррозионному разрушению.

Наиболее близким резьбовым соединением для труб различного диаметра является соединение, герметичность которого обеспечивается за счет сопряжения внутреннего и наружного элементов контакта поверхностей трубы и муфты, имеющее калиброванный кольцевой участок, заполняемый специальным клеем и расположенный за резьбовым участком, который служит приспособлением против перетяга или ослабления резьбового соединения при неконтролируемых поворотах одного трубного элемента относительно другого (патент RU 2200820 С2).

К недостаткам этого соединения металлических труб следует отнести то, что надежность такого соединения для скважин с любой интенсивностью искривления недостаточна, так как клей не обладает достаточной пластичностью при разнопеременных изгибающих нагрузках. Кроме того, при температурах свыше 200°С возможно применение резьбовых соединений только с уплотнением типа "металл-металл".

Техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности герметичного соединения.

Указанный результат достигается тем, что известное герметичное соединение металлических труб имеет две пары сопрягаемых элементов (внутреннего и наружного) с коническими уплотнительными поверхностями, выполненными с конусностью 1/12-1/16, и расположенный между ними резьбовой конический участок. На внутреннем элементе длина уплотнительной поверхности, расположенной на концевой части, в 1,2-1,5 раза больше длины уплотнительной поверхности, расположенной за участком конической резьбы. На конце внутреннего элемента выполнена коническая поверхность под углом 11-15° к плоскости, перпендикулярной к оси трубы, и соответствующим выступом на наружном элементе.

Выход резьбового конического участка резьбы (сбег резьбы) на наружную поверхность внутреннего элемента за пределами наружного элемента отсутствует.

На чертеже изображен общий вид герметичного соединения.

Герметичное резьбовое соединение металлических труб включает участок трубы (1) и муфту (2), сопряженные по внутреннему конусному резьбовому участку (3) трубы (1) и наружному конусному резьбовому участку (4) муфты (2). Конусность уплотнительных поверхностей участков (5) и (6) выполнена в диапазоне 1/12-1/16 относительно оси соединения. Угол конусности сопряженного участка трубы (1) к плоскости, перпендикулярной оси соединения в муфте (2), составляет 11-15°.

Соединение может быть выполнено или на двух трубах, имеющих внутренний и наружный сопрягаемые элементы, или на двух трубах, имеющих внутренние элементы и соединенных между собой с помощью муфты, имеющей два наружных элемента.

Соединение совместимо с резьбой любого известного типа.

Сборка заявляемого герметичного резьбового соединения производится в обычном порядке, а именно при спуске колонны труб в скважину.

Соединение может применяться и для нестандартных обсадных труб большого диаметра.

Использование изобретения позволяет повысить надежность герметичного соединения для эксплутационных скважин, в том числе с высоким содержанием H₂S, СО₂ и подобных химических соединений, с интенсивностью искривления до 30 градусов/40 метров.

1. Герметичное резьбовое соединение труб, содержащее два герметизирующих узла типа "металл-металл", отличающееся тем, что имеет две пары сопрягаемых элементов (внутренних и наружных) с коническими уплотнительными поверхностями, выполненными с конусностью 1/12-1/16 и расположенный между ними резьбовой конический участок, причем на внутреннем элементе длина уплотнительной поверхности, расположенной на концевой части в 1,2-1,5 раза больше длины уплотнительной поверхности, расположенной за участком конической резьбы.

2. Соединение труб по п.1, отличающееся тем, что на конце внутреннего элемента выполнена коническая поверхность под углом 11-15° к плоскости, перпендикулярной к оси трубы, и с соответствующим выступом на наружном элементе.