Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки



Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки
Соединение для насосных штанг (варианты) и способ их сборки

 


Владельцы патента RU 2427701:

СИДЕРКА С.А.И.С. (AR)

Предложенная группа изобретений относится к резьбовому соединению насосных штанг и способу сборки насосных штанг. Техническим результатом является повышение усталостной прочности резьбового соединения. Соединение для насосных штанг содержит конические охватываемый и охватывающий элементы, имеющие множество витков трапецеидальной резьбы. Охватываемый элемент выполнен с возможностью ввинчивания по резьбе в охватывающий элемент, при этом обе боковые стороны каждого витка резьбы на охватываемом элементе вступают в контакт с боковыми сторонами витков резьбы на охватывающем элементе с образованием диаметрального натяга между элементами. Охватываемый элемент снабжен заплечиком, поверхность которого перпендикулярна продольной оси указанного элемента и который расположен у конца витков, а охватывающий элемент снабжен заплечиком, расположенным на передней поверхности указанного элемента также перпендикулярно его оси. Оба заплечика выполнены с возможностью вступления во взаимный контакт при сборке соединения с точным обеспечением заданного диаметрального натяга между нитками резьбы охватываемого и охватывающего элементов. При этом существенно уменьшается осевой натяг между указанными элементами. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

 

Область техники

Варианты настоящего изобретения относятся к соединению для насосных штанг и, более конкретно, к соединению для насосных штанг, обладающему улучшенной усталостной прочностью. Изобретение относится также к способу сборки насосных штанг.

Уровень техники

Насосные штанги представляют собой стержни, обычно изготовляемые из стали или иных материалов и используемые для создания механической связи между наземными и внутрискважинными компонентами штанговой насосной установки. Насосные штанги обычно имеют длину примерно 7-9 м; для того чтобы облегчить функционирование и подъем внутрискважинных компонентов, они снабжаются на концах резьбовыми хвостовиками. Насосные штанги могут соединяться посредством резьбовой муфты или иных резьбовых крепежных деталей, взаимодействующих с резьбовым хвостовиком. Типичные значения диаметра насосных штанг составляют около 15,8 мм (5/8 дюйма), 19 мм (3/4 дюйма), 22,2 мм (7/8 дюйма), 25,4 мм (1 дюйм) и 28,6 мм (11/8 дюйма).

Проблема поломки насосных штанг является особенно острой применительно к штангам диаметром 22,2 мм (7/8 дюйма) исполнения D согласно нормативному документу API-11B Американского института нефти (American Petroleum Institute, API). Большинство поломок локализовано в зоне последнего работающего витка резьбы. В известных штангах, в частности имеющих диаметр 22,2 мм (7/8 дюйма) исполнения D, API-11В, используется цилиндрическая резьба, причем диаметр резьбы на хвостовике делается немного меньшим, чем на муфте. Как показано на фиг.1А и фиг.3, в соединении хвостовика и муфты в контакт вступают только несущие нагрузку (рабочие) боковые стороны профиля витков резьбы. Другими словами, натяг в диаметральном направлении (далее - диаметральный натяг) отсутствует. Следовательно, для того чтобы предотвратить расцепление, необходимо обеспечить в соединении значительную деформацию между заплечиками муфты и хвостовика после того, как они вступят в контакт. Эта деформация создает значительное растяжение в осевом направлении в хвостовике и значительное сжатие в осевом направлении в муфте. Данное растяжение в хвостовике известной конструкции складывается с цикличным внешним (усталостным) растяжением, которое возникает, когда штанга функционирует при откачивании нефти из скважины. В результате очень часто суммарное растяжение превышает предел прочности стали и приводит к поломке тела хвостовика в зоне последнего работающего витка резьбы.

Раскрытие изобретения

Чтобы решить проблему разрушения хвостовика, варианты осуществления настоящего изобретения направлены на создание сопряжения насосных штанг, обеспечивающего улучшенную сопротивляемость поломкам, вызванным усталостью.

Один из этих вариантов относится к соединению для насосных штанг, предпочтительно содержащему выполненный на конце стержня соединяемый с муфтой резьбовой хвостовик, усталостная прочность которого увеличена благодаря введению натяга в диаметральном направлении, причем наличие такого натяга существенно уменьшает осевой натяг по сравнению с предшествующими конструкциями. Конкретные варианты настоящего изобретения направлены на создание соединения, которое представляет собой коническое резьбовое соединение (соединение с конической резьбой), в котором используются витки трапецеидальной резьбы с контактом витков по обеим боковым сторонам. В других вариантах предусматривается заплечик, который расположен вблизи последнего рабочего витка резьбы на хвостовике и поверхность которого перпендикулярна оси хвостовика. Муфта также может иметь заплечик, который расположен вблизи начала резьбы и поверхность которого перпендикулярна оси муфты. Обе поверхности вступают в контакт в процессе сборки соединения и обеспечивают точное задание диаметрального натяга.

В одном из вариантов применено коническое резьбовое соединение с трапецеидальной резьбой и с контактом витков резьбы по обеим боковым сторонам. Используемая в соединении резьба предпочтительно имеет от 4 до 10 витков на дюйм, тогда как угол наклона грани выбран в интервале 2°-10° (предпочтительно равным 3°) относительно перпендикуляра к оси соединения. Конусность данного резьбового соединения выбрана в интервале от 1/15 до 1/30 диаметра соединения.

На конце соединения может быть предусмотрен заплечик, имеющий сходную, но не идентичную конструкцию по сравнению с заплечиком в известных соединениях. Благодаря наличию диаметрального натяга обеспечивается значительное снижение натяга в осевом направлении (далее - осевого натяга) и предотвращается разъединение частей соединения. При этом диаметральный натяг обеспечивается за счет того, что трапецеидальный выступ витка одной резьбы входит в трапецеидальную впадину другой резьбы, создавая эффект клина. Другими словами, размер выступа витка резьбы превышает размер впадины витка резьбы.

Используемый далее параметр D, характеризующий усталостную прочность, рассчитывается следующим образом:

где:

Sai: переменные компоненты основного напряжения,

Smi: средние компоненты основного напряжения,

Т: минимальная нагрузка на растяжение.

Переменные и средние компоненты рассчитываются с использованием максимальных и минимальных значений нагрузок в рабочем цикле.

Коэффициент D предпочтительно равен или больше 1, что соответствует бесконечному сроку службы по параметру усталостной прочности.

В соответствии с исследованиями, проведенными ранее согласно стандарту API-11BR (API Recommended Practice 11BR, "Recommended Practice for Care и Handling of Sucker Rods", October 1989), содержание которого полностью включено в данное описание посредством ссылки, после того как заплечики вступают во взаимный контакт, перемещение по окружности точки на внешней поверхности заплечика хвостовика составляет 7,14 мм, что подразумевает осевой натяг 0,14 мм. Так, при диаметре заплечика хвостовика, равном 41,3 мм, длина соответствующей окружности составляет 129,75 мм; при шаге резьбы 2,4 мм указанное перемещение по окружности, равное 7,14 мм, дает осевой натяг, равный 0,14 мм.

Таким образом, одна из задач, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании соединения для насосных штанг с диаметральным натягом, который минимизирует осевой натяг.

Другая задача заключается в создании подобного соединения на основе конического резьбового соединения с трапецеидальной резьбой и с контактом между витками по их обеим боковым сторонам.

Следующей задачей является уменьшение осевого натяга за счет использования диаметрального натяга.

Еще одной задачей является повышение усталостной прочности соединения за счет использования контакта между витками по их обеим боковым сторонам.

Дополнительная задача состоит в обеспечении малой деформации витков резьбы при соответствующем подборе значений ширины витка и угла профиля резьбы.

Дальнейшей задачей является уменьшение растягивающих напряжений и соответствующих деформаций, которые имеют место в условиях нагрузки на соединение, а также минимизация пластических деформаций с тем, чтобы распределение этих напряжений и деформаций было более однородным, чем в соединении с цилиндрической резьбой. Реализация такой концепции обеспечивает возможность несколько раз осуществить сборку, использование и разборку соединения без утраты им своих основных свойств.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлено коническое резьбовое соединение.

На фиг.1А представлено традиционное цилиндрическое соединение, обеспечивающее сопряжение между насосной штангой и резьбовой муфтой.

На фиг.1В представлено коническое соединение согласно одному из вариантов изобретения, использующее трапецеидальную резьбу.

Фиг.1C иллюстрирует положение средней линии относительно витков трапецеидальной резьбы по фиг.1В для случая, когда впадины и резьбовые выступы имеют одинаковые размеры.

На фиг.2А и 2В приведены модифицированные диаграммы Гудмана для насосных штанг исполнения D. Данные диаграммы использованы для определения пределов усталости для различных напряжений, включая минимальное и максимальное допустимое напряжения. Первый из использованных циклов нагрузки соответствовал нагрузкам - от 1,8 до 7,2 кг/мм2, второй - от 1,8 до 20,7 кг/мм2 и третий - от 13,5 до 27 кг/мм2.

На фиг.3 показаны основные растягивающие напряжения при сборке, соотнесенные с пределом текучести для известного соединения.

На фиг.4А и 4В представлены пластические деформации при сборке и при максимальной нагрузке во время третьего нагрузочного цикла при максимальной нагрузке для известного цилиндрического соединения. В обоих случаях пластические деформации находятся в пределах между (А) и (С).

На фиг.5 приведена диаграмма значений коэффициента D усталостной прочности в пяти различных зонах для известного цилиндрического соединения.

На фиг.6 представлена диаграмма контактных усилий, действующих на витки в цилиндрическом соединении во время сборки и при растяжении, соответствующем максимальной нагрузке в цикле испытаний на усталость.

На фиг.7 показаны три основные ортогональные растягивающие напряжения при сборке, соотнесенные с пределом текучести, для одного из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,20 мм. Основные растягивающие напряжения обозначены, как Ni=1, 2, 3. Относительные значения основного напряжения рассчитываются, как основное растягивающее напряжение/предел текучести (см. также фиг.11).

На фиг.8А и 8В представлены пластические деформации при сборке и при максимальной нагрузке для одного из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,20 мм. Пластическая деформация соответствует уровню (А).

На фиг.9 приведена диаграмма значений коэффициента D усталостной прочности в пяти различных зонах соединения согласно одному из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,20 мм.

На фиг.10 представлена диаграмма контактных усилий, действующих на витки в соединении согласно одному из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,20 мм во время сборки и в случае сложения усилий при сборке с максимальной нагрузкой. Верхняя горизонтальная линия соответствует пределу осевого усилия (5000 кг).

На фиг.11 показаны три основные растягивающие напряжения при сборке, соотнесенные с пределом текучести, для одного из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,10 мм.

На фиг.12А и 12В представлены пластические деформации при сборке и при максимальной нагрузке для одного из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,10 мм. Представленная пластическая деформация соответствует уровню (А).

На фиг.13 приведена диаграмма значений коэффициента D усталостной прочности в пяти различных зонах соединения согласно одному из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,10 мм. Представленная пластическая деформация соответствует уровню (С).

На фиг.14 представлена диаграмма контактных усилий, действующих на витки в соединении согласно одному из вариантов изобретения при диаметральном натяге 0,10 мм во время сборки и в случае сложения усилий при сборке с максимальной нагрузкой. Верхняя горизонтальная линия соответствует пределу осевого усилия (5000 кг).

Осуществление изобретения

Далее будут описаны варианты осуществления изобретения применительно к насосным штангам и, в особенности, к конструкции соединений, используемых при взаимном сопряжении подобных штанг.

Как показано на фиг.1, резьбовое соединение, обеспечивающее сопряжение между насосной штангой и резьбовой муфтой в соответствии с одним из вариантов изобретения, содержит резьбовой охватывающий конец 20 (т.е. муфту) и резьбовой охватываемый конец 40 (т.е. хвостовик), каждый из которых имеет, по существу, коническую поверхность (22 и 42 соответственно). Данные конические поверхности 22, 42 муфты и хвостовика предпочтительно имеют конусность в пределах 1/15-1/30 относительно диаметра муфты и хвостовика соответственно. Эти конические поверхности 22, 42 снабжены резьбой. Как показано на фиг.1В, витки 100 каждой резьбы имеют внутренний диаметр, по которому индивидуальный виток резьбы примыкает к соответствующей поверхности хвостовика или муфты, и наружный диаметр, соответствующий вершине индивидуального витка. При таком выполнении рядом с каждым резьбовым выступом располагается впадина 102.

Будучи полностью свинченными, охватывающий конец 20 и охватываемый конец 40 стыкуются на заплечике 30, как это показано на фиг.1.

Предлагаемое соединение, являясь коническим резьбовым соединением с диаметральным натягом, не требует столь значительных осевых натягов, которые необходимы в известных резьбовых соединениях. С использованием для рассматриваемого соединения модели конечных элементов были проанализированы два значения осевого натяга (0,10 мм и 0,05 мм); по результатам анализа было принято меньшее из этих значений.

Свойства материала применительно к исполнению D задаются нормативным документом API-11B. Приемлемый материал должен обладать упругой пластичностью, мультилинейным повышением твердости при закалке с ассоциированной пластичностью в соответствии с критерием текучести по Мизесу и изотропным отверждением. Примером материала, характеризующегося линейной деформацией в области ниже предела упругости, является сталь. При превышении предела упругости имеет место пластическая деформация, приводящая к остаточной деформации.

В приводимой далее Таблице отражены сводные результаты для пяти проанализированных вариантов. Начиная с анализа базовой конструкции (соответствующей коническому резьбовому соединению, трапецеидальным виткам и контакту по обеим боковым сторонам 104 витков 100 - см. фиг.1B), было рассмотрено влияние различных переменных, таких как осевой натяг в области заплечика, диаметральный натяг, ширина резьбового выступа и угол профиля.

В каждом из пяти рассмотренных вариантов диаметральный натяг определяется по результатам измерения среднего диаметра витка на хвостовике и среднего диаметра витка на муфте с определением разности указанных диаметров. При этом положительное значение диаметрального натяга означает, что средний диаметр витков на хвостовике превышает средний диаметр витков на муфте.

Однако может иметь место и натяг по впадинам. Другими словами, наружный диаметр витков хвостовика может превышать внутренний диаметр витков муфты.

Ширина Y витка в каждом варианте измеряется по средней линии каждого витка 100, как это показано на фиг.1C. Угол γ наклона грани витка измеряется между его боковой стороной и линией, перпендикулярной оси, как это показано на фиг.1В.

Характеристики рассмотренных вариантов
К-во витков на дюйм (на 25,4 мм) Угол наклона грани (для обеих боковых сторон) Осевой натяг Диаметральный натяг
Вар.1 8 0,10 мм 0,20 мм
Вар.2 8 0,05 мм 0,20 мм
Вар.3 8 0,05 мм 0,05 мм
Вар.4 6 0,05 мм 0,20 мм
Вар.5 6 0,05 мм 0,10 мм

Предел текучести: 59,77 кг/мм2 (предел текучести при выполнении D, соответствующий началу пластической деформации).

Анализ результатов для пяти вариантов

Следует отметить, что на диаграммах, представленных на фиг.6 и иллюстрирующих усилия, приложенные к виткам резьбы хвостовика, виток 1 - это виток, наиболее удаленный от заплечика.

Вариант 1

Данная конструкция представляется менее желательной в двух аспектах: в структурном аспекте (деформирование витков) и в аспекте усталости (соответствующий коэффициент D имеет преобладающие отрицательные значения). Значение коэффициента D указывает на неэффективность в зонах, где максимальное основное напряжение является более высоким, причем такая ситуация является следствием осевого натяга. Пластическая деформация витков обусловлена диаметральным натягом и выбором угла наклона грани, равного 7°.

Вариант 2

Выдвинутая гипотеза о том, что уменьшение осевого натяга улучшает распределение напряжений и, следовательно, коэффициент D, характеризующий усталость, подтверждена. Однако все еще остаются проблемы пластической деформации витков.

Вариант 3

Хотя полученные в этом случае результаты - как в структурном отношении, так и в отношении усталости - представляются хорошими, диаметральный натяг представляется слишком малым, поскольку он близок к допуску на изготовление, который составляет около 0,05 мм на деталь. Следовательно, задание диаметрального натяга 0,05 мм практически означает, что он может составлять как 0,10 мм, так и 0,00 мм.

Вариант 4

Полученные в этом случае результаты - как в структурном отношении, так и в отношении усталости - представляются хорошими. С учетом допусков на изготовление соединения анализ был повторен для значения диаметрального натяга 0,20 мм, которое рассматривалось в качестве номинального значения для данного натяга.

Вариант 5

В этом случае было рассмотрено меньшее значение диаметрального натяга. Полученные результаты представляются хорошими для обоих значений натяга. Заданный интервал совместим с допусками на изготовление.

Фиг.1А и 1В, а также 2А и 2В уже были рассмотрены выше. На фиг.3-14 представлены сравнительные результаты для двух конструкций, убедительно демонстрирующие преимущества конического соединения по сравнению с цилиндрическим. Термин "требуемый крутящий момент" используется при рассмотрении фиг.3-14 для обозначения конкретного крутящего момента, который нужно приложить после вступления заплечиков 30 во взаимный контакт (см. фиг.1), для обеспечения заданного осевого натяга. На чертежах иллюстрируются основные напряжения, действующие во время затягивания резьбы, а также эквивалентные пластические деформации и результирующие усилия, действующие на витки резьбы на хвостовике, а также коэффициент усталости D, рассчитанный для некоторых случаев, рассматриваемых как критические. С учетом упомянутых допусков на изготовление испытания были проведены применительно к двум значениям диаметрального натяга, а именно большего (0,20 мм, случай А) и меньшего (0,10 мм, случай В). Результаты в обоих случаях были сходными. Фиг.3, 7 и 11 иллюстрируют уменьшение значений основного напряжения с исчезновением зон I высокого напряжения, локализованных между заплечиками и последним витком резьбы, взаимодействующим с хвостовиком. При этом происходит улучшение усталостных показателей благодаря уменьшению осевого натяга.

Что касается пластической деформации, фиг.8А и 8В и 12А и 12В показывают, что в коническом соединении остаточные деформации незначительны, существует только пластическое напряжение, тогда как при диаметральном натяге 0,10 мм (см. фиг.12А и 12В) остаточные деформации почти полностью отсутствуют. Остаточные деформации в цилиндрическом соединении (см. фиг.4) намного более значительны и охватывают область последнего витка, взаимодействующего с хвостовиком, в которой происходит большинство поломок.

Коэффициент D усталостной прочности (который должен превышать 1 при бесконечном сроке службы соединения в отношении усталости) применительно к коническому соединению имеет более высокие значения (см. фиг.5, 9, и 13).

В заключение следует отметить, что результирующие усилия, действующие на витки резьбы хвостовика в коническом соединении (фиг.10 и 14), ниже аналогичных усилий в цилиндрическом соединении (фиг.6), что объясняется уменьшенным осевым натягом.

Хотя в данном описании были представлены, описаны и обоснованы главные отличительные особенности настоящего изобретения, должно быть понятно, что специалисты в соответствующей области техники могут предложить различные замены, подстановки и изменения деталей представленного соединения, не выходящие за пределы изобретения. Соответственно, объем изобретения не ограничивается данным описанием, а определяется прилагаемой формулой изобретения.

1. Соединение для насосных штанг, соответствующих диапазону 5/8-11/8 дюйма согласно стандарту Американского института нефти, содержащее: конический охватываемый элемент, имеющий множество витков трапецеидальной резьбы, и конический охватывающий элемент, также имеющий множество витков трапецеидальной резьбы, причем охватываемый элемент выполнен с возможностью ввинчивания по резьбе в охватывающий элемент; при этом обе боковые стороны каждого витка резьбы на охватываемом элементе вступают в контакт с боковыми сторонами витков резьбы на охватывающем элементе с образованием диаметрального натяга между охватываемым и охватывающим элементами, препятствующего разъединению элементов и существенно уменьшающего осевой натяг между охватываемым и охватывающим элементами, отличающееся тем, что охватываемый элемент снабжен заплечиком, поверхность которого перпендикулярна продольной оси указанного элемента и который расположен у конца витков, вблизи увеличенного участка витков, а охватывающий элемент снабжен заплечиком, расположенным на передней поверхности указанного элемента, перпендикулярной его продольной оси, причем оба заплечика выполнены с возможностью вступления во взаимный контакт при сборке соединения с точным обеспечением заданного диаметрального натяга между витками резьбы охватываемого и охватывающего элементов.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что резьба на каждом из охватываемого и охватывающего элементов имеет от четырех до десяти витков на дюйм.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что резьба на каждом из охватываемого и охватывающего элементов имеет от шести до десяти витков на дюйм.

4. Соединение по п.1, отличающееся тем, что витки резьбы на охватываемом и охватывающем элементах имеют на каждой боковой стороне угол наклона грани, выбранный в интервале 2-10° относительно перпендикуляра к оси соединения.

5. Соединение по п.1, отличающееся тем, что витки резьбы на охватываемом и охватывающем элементах имеют на каждой боковой стороне угол наклона грани, составляющий около 3° относительно перпендикуляра к оси соединения.

6. Соединение по п.1, отличающееся тем, что конусность охватываемого и охватывающего элементов выбрана в интервале от 1/15 до 1/30 относительно соответствующих диаметров указанных элементов.

7. Соединение для насосных штанг, содержащее: хвостовик, имеющий концевую часть с конической резьбой, и муфту, имеющую отверстие с конической резьбой, в котором за счет диаметрального натяга надежно удерживается концевая часть хвостовика, причем резьба на хвостовике и муфте является трапецеидальной и обе боковые стороны витков резьбы на хвостовике при нагрузке и сборке находятся в контакте с боковыми сторонами витков резьбы на муфте, обеспечивая эффект клина относительно витков резьбы на муфте, отличающееся тем, что хвостовик снабжен заплечиком, поверхность которого перпендикулярна продольной оси хвостовика и который расположен у конца витков, вблизи увеличенного участка витков, а муфта снабжена заплечиком, расположенным на передней поверхности муфты, перпендикулярной ее продольной оси, причем оба заплечика выполнены с возможностью вступления во взаимный контакт при сборке соединения с точным обеспечением заданного диаметрального натяга между витками резьбы хвостовика и муфты.

8. Соединение по п.7, отличающееся тем, что резьба на хвостовике и на муфте имеет от четырех до десяти витков на дюйм.

9. Соединение по п.7, отличающееся тем, что резьба на хвостовике и на муфте имеет шесть витков на дюйм.

10. Соединение по п.7, отличающееся тем, что витки резьбы на хвостовике и муфте имеют угол наклона грани, выбранный в интервале 2-10° относительно перпендикуляра к оси соединения.

11. Соединение по п.7, отличающееся тем, что витки резьбы на хвостовике и муфте имеют на каждой боковой стороне угол наклона грани, составляющий около 3° относительно перпендикуляра к оси хвостовика и муфты соответственно.

12. Соединение по п.7, отличающееся тем, что конусность концевой части хвостовика и отверстия муфты выбрана в интервале от 1/15 до 1/30 относительно диаметров соответственно концевой части и отверстия.

13. Соединение для насосных штанг, обладающее повышенной усталостной прочностью и уменьшенным осевым натягом, содержащее: хвостовик, имеющий коническую концевую часть, снабженную множеством витков трапецеидальной резьбы, и муфту, имеющую отверстие с конической резьбой, в котором за счет диаметрального натяга надежно удерживается концевая часть хвостовика; при этом (i) обе боковые стороны витков резьбы на хвостовике находятся в контакте с боковыми сторонами витков резьбы на муфте, (ii) резьба на хвостовике и на муфте имеет от четырех до десяти витков на дюйм, (iii) витки резьбы на хвостовике и на муфте имеют на каждой боковой стороне угол наклона грани, выбранный в интервале 2-10° относительно перпендикуляров к осям хвостовика и муфты соответственно, (iv) конусность концевой части хвостовика и отверстия муфты выбрана в интервале от 1/15 до 1/30 относительно диаметров соответственно концевой части и отверстия и (v) на хвостовике имеется поверхность в виде заплечика, перпендикулярная оси хвостовика и расположенная вблизи последнего витка резьбы, тогда как вторая поверхность в виде заплечика выполнена на передней поверхности муфты перпендикулярно ее оси, отличающееся тем, что оба заплечика выполнены с возможностью вступления во взаимный контакт при сборке соединения с точным обеспечением заданного диаметрального натяга между витками резьбы хвостовика и муфты.

14. Соединение по п.13, отличающееся тем, что резьба на хвостовике и муфте имеет шесть витков на дюйм.

15. Соединение по п.13, отличающееся тем, что витки резьбы на хвостовике и муфте имеют на каждой боковой стороне угол наклона грани, составляющий около 3° относительно перпендикуляра к оси соединения.

16. Способ сборки насосных штанг, включающий: обеспечение наличия насосной штанги, содержащей хвостовик, имеющий концевую часть с конической резьбой и снабженный заплечиком, поверхность которого перпендикулярна продольной оси хвостовика и который расположен у конца витков, вблизи увеличенного участка витков; обеспечение наличия муфты, имеющей отверстие с конической резьбой и снабженной заплечиком, расположенным на передней поверхности муфты, перпендикулярной ее продольной оси; ввинчивание концевой части с конической резьбой в отверстие муфты, при этом указанная концевая часть с конической резьбой воздействует в диаметральном направлении на указанное отверстие с конической резьбой, при этом обе боковые стороны каждого витка резьбы на охватываемом элементе вступают в контакт с боковыми сторонами витков резьбы на охватывающем элементе с образованием диаметрального натяга между хвостовиком и муфтой, причем оба заплечика вступают во взаимный контакт при сборке соединения с точным обеспечением заданного диаметрального натяга между витками резьбы хвостовика и муфты.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанная концевая часть снабжена трапецеидальной резьбой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к соединениям труб. .

Изобретение относится к общему машиностроению, приборостроению и может быть использовано, в частности, при монтаже различного технологического оборудования, предназначенного для изготовления полупроводниковых слоев, или элементов такого оборудования, а также различного оборудования для проведения исследований или используемого в иных целях.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано для соединения обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах.

Изобретение относится к соединениям труб. .

Изобретение относится к резьбовым соединениям труб. .

Изобретение относится к резьбовому трубному соединению. .

Изобретение относится к резьбовым соединениям труб. .

Изобретение относится к способу и устройству для обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений при бурении по породе. .

Изобретение относится к буровой технике и касается соединения шнеков в шнековых буровых колоннах. .

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в обсадных трубах технологического назначения. .

Изобретение относится к способу изготовления трубчатой детали, снабженной на каждом из своих концов резьбовым элементом, содержащим наружную или внутреннюю резьбу, и составным фиксирующим упором, который обеспечивает образование части колонны трубчатых деталей, в которой две последовательно расположенные детали взаимно собираются путем установки наружной резьбы одного резьбового элемента одной детали во внутреннюю резьбу одного резьбового элемента другой детали, причем соответствующие жесткие упоры входят в рабочий контакт между собой, включающий следующие стадии:а) установку детали в патроне токарного станка,b) обработку первого резьбового элемента на одном конце детали с использованием токарного станка,с) вращение детали в патроне токарного станка, d) обработку второго резьбового элемента на другом конце детали с использованием токарного станка, при этом используют режущий инструмент, который перемещается относительно станины токарного станка соответственно под контролем программы из заданного положения.

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к резьбовым соединениям бурильных или обсадных труб
Наверх