Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки



Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки
Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки
Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки
Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки
Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки
Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки

 


Владельцы патента RU 2440481:

Низиенко Юрий Константинович (RU)
Белиловский Виктор Абрамович (RU)

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к резьбовым соединениям бурильных или обсадных труб. Устройство содержит ниппель-наконечник, замковую муфту со средствами герметизации, сопряженные посредством конической резьбы. Структуры резьбы в виде выступов ниппеля-наконечника оснащены, по меньшей мере, двумя канавками, являющимися полостями для избыточной смазки и/или шлама, которые расположены вдоль общей образующей конусной поверхности резьбы, смещены одна относительно другой в окружном и осевом направлении и выполнены с глубиной, не превышающей высоту профиля резьбовых структур. Суммарная длина канавок вдоль упомянутых образующих, с учетом ширины впадин резьбы, не превышает длину резьбового участка ниппеля-наконечника в этом же направлении. Повышается прочность и устойчивость соединения, обеспечивается герметичность. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области геологоразведки, в частности к герметичным резьбовым соединениям бурильных или обсадных труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки.

Из уровня техники известно герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки, включающее ниппель-наконечник и замковую муфту со средствами герметизации. Ниппель-наконечник и замковая муфта сопряжены посредством конической резьбы с профилем резьбовых структур, выполненным с положительным углом наклона свободных граней и отрицательным углом наклона опорных граней (US №5788401 C1).

К недостаткам данного известного из уровня техники герметичного соединения труб следует отнести недостаточную прочность и устойчивость к боковым и осевым нагрузкам в процессе эксплуатации, а также нестабильность по регламентируемым параметрам герметичности соединения. Объясняется это тем, что при свинчивании между опорными поверхностями резьбовых структур может скапливаться избыточное количество смазки или проникающий шлам, препятствующие плотному контакту резьбовых структур ниппеля-наконечника и муфты по опорным поверхностям упомянутых структур.

Недостатком прототипа является также то, что при свинчивании конической резьбы уплотнение и герметизация всех ниток резьбы происходит практически одновременно. После этого находящаяся в резьбе смазка или попавший туда шлам не могут перераспределиться между соседними нитками резьбы и, если хотя бы в одной из герметизирующихся ниток резьбы содержится избыток смазки или шлама, то этот избыток образует новый жидкостный упор, который не позволяет резьбе упереться в концевой упор и резьбовые упоры, что приводит к меньшей прочности резьбового соединения.

Кроме того, поскольку жидкость может передавать давление лишь изотропно, то заложенные в конструкцию оптимальные углы закоса (отрицательные углы) опорных поверхностей резьбы (необходимые для создания в завинченной резьбе продольных напряжений, необходимых для увеличения жесткости и прочности резьбового соединения) в полной мере не реализуют свое техническое назначение.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение прочности и устойчивости заявленного резьбового соединения к боковым и осевым нагрузкам, а также гарантированное обеспечение герметичности резьбового соединения, за счет обеспечения возможности выдавливания (при свинчивании соединения) избыточной смазки и/или попавшего в резьбу шлама в специально выполненные (на профильных структурах в виде выступов резьбы ниппеля-наконечника) полости в виде канавок, с последующим распределением (преимущественно равномерным) смазки и/или шлама в зазорах между взаимообращенными поверхностями свободных граней упомянутых резьбовых структур.

Вследствие этого гарантированно обеспечивается плотное свинчивание соединения как при первой сборке, так и при последующих повторных сборках-разборках заявленного соединения.

Поставленный технический результат достигается посредством того, что в герметичном резьбовом соединении труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки, включающем ниппель-наконечник и замковую муфту со средствами герметизации, сопряженные посредством конической резьбы с профилем резьбовых структур, выполненным с положительным углом наклона свободных граней и отрицательным углом наклона опорных граней, согласно изобретению профильные структуры резьбы в виде выступов ниппеля-наконечника оснащены, по меньшей мере, двумя канавками, функционально являющимися полостями для избыточной смазки или шлама, которые расположены вдоль образующих конусной поверхности резьбы, смещены одна относительно другой в окружном и осевом направлениях и выполнены с глубиной, не превышающей высоту профиля резьбовых структур, при этом суммарная длина канавок вдоль упомянутых образующих, с учетом ширины впадин резьбы, не превышает длину резьбового участка ниппеля-наконечника в этом же направлении.

Канавки могут быть, например, смещены в окружном направлении на угол, близкий или равный 180°.

Оптимально, чтобы канавки были смещены в окружном направлении на угол, удовлетворяющий условию 360°/(n-1), где n - число витков резьбы, при этом на резьбовой структуре (в виде выступа) каждого полного витка должно быть выполнено по одной канавке.

Заявленное изобретение иллюстрируется графическими материалами.

Фиг.1 - общий вид конструктивного выполнения соединения для реализации заявленного технического решения (продольный разрез).

Фиг.2 - конструктивное выполнение резьбового участка ниппеля-наконечника (продольный разрез).

Фиг.3 - сечение А-А по фиг.2.

Фиг.4 - сечение Б-Б по фиг.2

Фиг.5 - вид сверху по фиг.2.

Фиг.6 - вид снизу по фиг 2.

В графических материалах элементы соединения обозначены следующими позициями.

1 - ниппель-наконечник;

2 - муфта замковая;

3 и 4 - канавки.

Герметичное резьбовое соединение труб включает ниппель-наконечник 1 и замковую муфту 2 со средствами герметизации. Ниппель-наконечник 1 и замковая муфта 2 сопряжены посредством конической резьбы с профилем резьбовых структур, выполненным с положительным углом наклона свободных граней и отрицательным углом наклона опорных граней.

Отличительными особенностями является то, что профильные структуры в виде выступов резьбы ниппеля-наконечника 1 оснащены, по меньшей мере, двумя канавками 3 и 4, которые расположены вдоль образующих конусной поверхности резьбы, смещены одна относительно другой в окружном и осевом направлениях и выполнены с глубиной, не превышающей высоту профиля резьбовых структур. При этом суммарная длина канавок 3 и 4 вдоль упомянутых образующих не превышает длину резьбового участка ниппеля-наконечника 1 в этом же направлении.

Канавки 3 и 4 могут быть, например, смещены в окружном направлении на угол, близкий или равный 180°.

Наиболее оптимально, чтобы канавки 3 и 4 были смещены в окружном направлении на угол, удовлетворяющий условию 360°/(n-1), где n - число витков резьбы, при этом на резьбовой структуре каждого полного витка должно быть выполнено по одной канавке.

Повышение прочности и устойчивости заявленного резьбового соединения к боковым и осевым нагрузкам, а также гарантированное обеспечение герметичности резьбового соединения, обеспечивается за счет реализации возможности выдавливания (при свинчивании соединения) избыточной смазки и/или попавшего в резьбу шлама в специально выполненные на профильных структурах (в виде выступов) резьбы ниппеля-наконечника 1 полостей в виде канавок 3 и 4 с последующим перераспределением (преимущественно равномерным) смазки и/или шлама в зазорах между взаимообращенными поверхностями свободных граней упомянутых резьбовых структур. Вследствие чего гарантированно обеспечивается плотное свинчивание соединения как при первой сборке, так и при последующих повторных сборках-разборках заявленного соединения.

В заявленном конструктивном варианте исполнения соединения обеспечивается наиболее равномерное распределение нагрузки (контактных напряжений) по опорным поверхностям выступов профильных структур резьбы.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объекты, воплощающие заявленное техническое решение, при их осуществлении, предназначены для герметичного резьбового соединения бурильных или обсадных труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники средств и методов;

- объекты, воплощающие заявленное техническое решение, при их осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованию условия патентоспособности «промышленная применимость».

1. Герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки, включающее ниппель-наконечник и замковую муфту со средствами герметизации, сопряженные посредством конической резьбы с профилем резьбовых структур, выполненным с положительным углом наклона свободных граней и отрицательным углом наклона опорных граней, отличающееся тем, что профильные структуры резьбы в виде выступов ниппеля-наконечника оснащены, по меньшей мере, двумя канавками, функционально являющимися полостями для избыточной смазки и/или шлама, которые расположены вдоль общей образующей конусной поверхности резьбы, смещены одна относительно другой в окружном и осевом направлениях и выполнены глубиной, не превышающей высоту профиля резьбовых структур, при этом суммарная длина канавок вдоль упомянутых образующих, с учетом ширины впадин резьбы, не превышает длину резьбового участка ниппеля-наконечника в этом же направлении.

2. Герметичное резьбовое соединение по п.1, отличающееся тем, что канавки смещены в окружном направлении на угол, близкий или равный 180°.

3. Герметичное резьбовое соединение по п.1, отличающееся тем, что канавки смещены в окружном направлении на угол, удовлетворяющий условию 360°/(n-1), где n - число витков резьбы, при этом на резьбовой структуре в виде выступа каждого полного витка выполнено по одной канавке.



 

Похожие патенты:

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 нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области калибровки резьбовых калибров соединений обсадных труб и муфт к ним

Изобретение относится к горному делу, в частности самобурящим анкерным болтам для крепления кровли и стен горной выработки

Изобретение относится к области трубных соединений, используемых при изготовлении нефтегазопромысловых труб и труб для морских трубопроводов

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к соединениям профильных труб, расширяемых в процессе перекрытия ими зон осложнения бурения или нарушения герметичности обсадных колонн в скважинах. Техническим результатом данного изобретения является уменьшение жесткости поперечного сечения соединения и исключение перетока жидкости между стенками перекрывателя и скважины. Соединение профильных труб перекрывателей скважин содержит профильные трубы с цилиндрическими концами, которые снабжены муфтовой и ниппельной резьбой на взаимообращенных поверхностях. Также имеются средства герметизации соединения, выполненные в виде двух эластичных колец. Одно из колец установлено в расширенном кольцевом муфтовом конце со стороны внутреннего стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков. В ниппельном конце выполнено сужение под второе эластичное кольцо со стороны наружного стыка резьбы между взаимообращенными цилиндрическими поверхностями резьбового и кольцевого участков. При этом наружный стык выполнен в виде конусных плотно прилегающих взаимообращенных поверхностей труб. Выше и/или ниже резьбового соединения на цилиндрическом участке выполнено сужение в виде чередующихся кольцевых утолщений и впадин. На наружной поверхности сужения приварена эластичная манжета заподлицо с цилиндрическим участком. 2 ил.

Группа изобретений относится к трубному компоненту для резьбового соединения. Соединение на одном из концов имеет резьбовую зону, сформированную на его наружной или внутренней периферийной поверхности в зависимости от того является ли резьбовой конец охватываемого или охватывающего типа. Указанный конец заканчивается концевой поверхностью, а резьбовая зона на протяжении по меньшей мере одного участка содержит витки резьбы, которые при рассмотрении в продольном разрезе, проходящем через ось трубного компонента, содержат вершину витка резьбы, основание витка резьбы, нагруженную сторону и ударную сторону. Ширина вершин витка резьбы уменьшается в направлении концевой поверхности, в то время как ширина оснований витка резьбы увеличивается. Профиль нагруженных сторон и/или ударных сторон, при рассмотрении в продольном разрезе, проходящем через ось трубного компонента, содержит центральный участок сплошной кривой, которая оснащена точкой перегиба. Указанный профиль является выпуклым возле вершины витка резьбы и вогнутым возле основания витка резьбы. Также описано резьбовое соединение. Технический результат заключается в повышении надежности резьбового соединения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к буровой технике и касается преимущественно резьбового соединения замков бурильных труб геологоразведочного и нефтяного сортамента. Резьбовое соединение состоит из муфты, ниппеля и прорезной пружины, установленной между упорным уступом муфты и упорным торцом ниппеля. Причем между упорным уступом ниппеля и упорным торцом муфты образуется ликвидируемый в процессе затяжки соединения и сжатия пружины зазор, величина которого равна ходу пружины и, согласно ее параметрам, строго соответствует заданной осевой нагрузке на внутренний упорный стык. После затяжки соединения обеспечивается строго заданная осевая нагрузка на наружный упорный стык. Технический результат заключается в обеспечении создания строго заданных осевых нагрузок на внутренний и на наружный упорный стык, сохранение их соотношения на весь период эксплуатации. Надежное функционирование обоих упорных уступов позволяет увеличить осевую силу затяжки резьбового соединения в 1,5 раза и соответственно повысить его статическую прочность и циклическую долговечность. 1 ил.
Наверх