Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением

Авторы патента:


Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением
Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением
Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением
Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением
Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением

 


Владельцы патента RU 2471058:

ВАЛЛУРЕК МАННЕСМАНН ОЙЛ ЭНД ГЭС ФРАНС (FR)
СУМИТОМО МЕТАЛ ИНДАСТРИЗ, ЛТД (JP)

Изолированное резьбовое трубчатое соединение содержит охватываемый элемент (1), с внешней резьбой (3), и охватывающий элемент (2), с внутренней резьбой (4), соответствующей внешней резьбе (3). Один из элементов содержит кромку (5), проходящую за резьбу (3) к свободному концу элемента (6). Другой элемент содержит углубление (10) для кромки (5). Кромка (5) содержит первую зону (7) с периферийной поверхностью, обращенной к другому элементу. В первой зоне расположена первая изолирующая поверхность (13). Первая изолирующая поверхность может быть радиально посажена с натягом на соответствующую вторую изолирующую поверхность (11). Вторая изолирующая поверхность расположена на периферийной поверхности углубления (10) другого элемента. Кромка (5) имеет вторую, аксиально расположенную зону (8) между первой зоной (7) и свободным концом элемента (6). Она содержит первую радиальную опорную поверхность (14), обращенную к другому элементу. Первая радиальная опорная поверхность соприкасается с соответствующей второй радиальной опорной поверхностью (12). Вторая радиальная опорная поверхность расположена на периферийной поверхности углубления (10) другого элемента. Первая и вторая зоны (7, 8) разделены третьей зоной (9) с радиальной жесткостью меньшей, чем у первой и второй зон (7, 8). Эта третья зона (9) способна радиально деформироваться в сторону другого элемента при приложении к ней давления. Третья зона имеет минимальную толщину в диапазоне от 60% до 80% от толщины кромки и аксиальную длину при указанной минимальной толщине в диапазоне от 0,25 до 5 мм. 13 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к изолированному резьбовому трубному соединению, которое является устойчивым к статическим нагрузкам, таким как осевое растяжение, осевое сжатие, плоский изгиб, внутреннее или внешнее давление и их комбинации.

Такие резьбовые трубные соединения, которые здесь и далее будут называться соединениями, могут быть выполнены путем соединения элемента с наружной резьбой на конце первого трубного компонента, который может быть, например, трубой большой длины, и элементом с внутренней резьбой на конце второго трубного компонента, который может быть, например, трубой большой длины или муфтой, при этом каждый из их элементов снабжен металлической изолирующей поверхностью и радиально взаимодействует с металлической уплотнительной поверхностью другого элемента.

Такие соединения используются для выполнения изолированных обсадных колонн или трубчатых колонн для углеводородных скважин или для подобных скважин, таких как, например, геотермальные скважины.

Более конкретно, изобретение относится к соединениям, известным как высококачественные соединения, которые содержат металлические изолирующие поверхности, которые взаимодействуют радиально и связаны с внутренней, внешней или центральной опорными поверхностями, которые предназначены для точного расположения изолирующих поверхностей.

Такие изолирующие поверхности являются зонами, которые являются очень важными и обеспечивают соединение с уплотнением, препятствующим высокому давлению текучих сред, включающих в себя газы.

В углеводородных скважинах такие соединения подвержены различным нагрузкам, таким как растяжение, сжатие, изгиб вдоль оси труб, или давлению. Эти различные нагрузки могут изменяться со временем, например, при цементировании обсадных колонн (увеличение внешнего давления) или во время этапа добычи (увеличение внутреннего давления) или даже во время операций обслуживания (остановка и последующее возобновление добычи) или могут действовать отдельно, или в сочетании.

Такие соединения должны не только выдерживать такие механические нагрузки, но также оставаться плотными, когда прикладываются такие нагрузки и, в особенности, когда прикладывается внутреннее давление, когда такие соединения имеют, например, только одну внешнюю опорную поверхность и/или центральную опорную поверхность, но не внутреннюю опорную поверхность.

Термин "внутренняя поверхность" означает опорную поверхность, расположенную близко к внутренней поверхности трубчатых компонентов, и, таким образом, расположенную близко к свободному концу элемента с внешней резьбой.

Вследствие этого существует необходимость в улучшении таких соединений, особенно тех, которые не имеют внутренней опорной поверхности, для улучшения их изолирующих характеристик по отношению к внутреннему давлению путем оптимизации, в особенности, функций изолирующей поверхности, расположенной близко к резьбе.

Предшествующий уровень техники, касающийся таких соединений, содержащих или не содержащих внутреннюю опорную поверхность, предлагает средство для улучшения изолирования металлических изолирующих поверхностей, которые подвергаются нагрузкам, таким как внутренней давление. Это средство было, в частности, описано в патенте Германии 4446806 и публикации международной заявки WO 00/08367.

Фиг.3 патента Германии 4446806 показывает соединение, снабженное внутренней опорной поверхностью 10 содержащей охватывающий элемент 1 и охватываемый элемент 7, свободный конец которого содержит изолирующую систему металл-металл, составленную из пары основных контактных поверхностей 4, расположенных рядом с резьбой, и пары вспомогательных контактных поверхностей 8, расположенных рядом с внутренней опорной поверхностью 10, разделенных промежуточной поверхностью 11. Форма вспомогательных контактных поверхностей 8 сужается независимо от элемента, на которых они расположены; эти основные контактные поверхности 4 выполнены в виде купола для поверхности, расположенной на охватываемом элементе 7 и сужены для поверхности, расположенной на охватывающем элементе 1. Для оптимизации изоляции соединения по отношению к внутреннему давлению, внешняя периферийная поверхность зоны 12 охватываемого элемента рядом с внутренней опорной поверхностью 10 обрабатывается для уменьшения толщины кромки на этом уровне, и, тем самым, свободный конец охватываемого элемента 7 делается более эластичным, и, тем самым, обеспечивается лучшее контактное давление на вспомогательные контактные поверхности 8 при приложении внутреннего давления. Вспомогательная контактная поверхность 8 также гарантирует оптимальное радиальное расположение основных контактных поверхностей (4) по всей ее периферии в случае нерегулярности трубчатого компонента, такой как дефекты обработки или дефекты овальности.

Фиг.7 из публикации WO 00/08367 показывает соединение без внутренней опорной поверхности, где охватываемый элемент 30 содержит на своем свободном конце кромку, содержащую две зоны, которые приспособлены для контакта с соответствующим корпусом, расположенным на охватывающем элементе 40. Первая контактная зона, расположенная на стороне резьбы, имеет сужающуюся изолирующую поверхность 32 на ее внешней периферийной поверхности. Вторая контактная зона, расположенная рядом с первой, расположена на коротком расстоянии от свободного конца охватываемого элемента 36 и имеет сужающуюся поверхность 33, сужение которой больше сужения изолирующей поверхности 32, по меньшей мере, на 20%. В первой контактной зоне 32, геометрическая граница между охватываемым элементом 30 и охватывающим элементом 40, является более слабой, чем на второй контактной зоне 36. Положение контактных зон, таким образом, позволяет оптимизировать поперечные силы и изгибающий момент, которым соединение подвергается во второй контактной зоне 36, и, тем самым, защитить изолирующую поверхность 32 от любой пластической деформации для защиты соединения от утечки. В патенте Германии 4446806 эта вторая контактная зона 36 также обеспечивает оптимальное радиально размещение изолирующей поверхности над всей ее периферией в случае нерегулярности трубчатого компонента, такой как дефекты обработки или дефекты качества.

Также был найден другой путь оптимизации изолирующих характеристик таких соединений, которые подвергаются последовательным нагрузкам внутреннего давления, путем увеличения давления на границе контакта между изолирующими поверхностями охватываемого и охватывающего элементов.

Изобретатели также создали соединение, которое хорошо работает под всеми нагрузками различных типов.

Изобретатели также старались принять все меры, чтобы изобретение было применено для соединений, содержащих внутреннюю изоляцию, и особенно для соединений с постоянным внешним диаметром (равнопроходные) и соединений с внешним диаметром, немного различным между охватываемым и охватывающим элементами (полуравнопроходные).

Согласно изобретению создано изолированное резьбовое трубчатое соединение, содержащее охватываемый элемент, расположенный на конце первого трубчатого компонента, включающий в себя внешнюю резьбу, и охватывающий элемент, расположенный на конце второго трубчатого компонента и включающий в себя внутреннюю резьбу, соответствующую внешней резьбе, при этом, по меньшей мере, один из указанных элементов содержит кромку, проходящую за резьбу к его свободному концу, и другой элемент содержит углубление для кромки, при этом кромка содержит первую зону с периферийной поверхностью, обращенной к другому элементу, на котором расположена первая изолирующая поверхность, приспособленная для радиальной посадки с натягом на соответствующую вторую изолирующую поверхность, расположенную на периферийной поверхности углубления другого элемента, при этом кромка имеет вторую аксиально расположенную зону между первой зоной и свободным концом одного элемента, содержащую первую радиальную опорную поверхность, обращенную к другому элементу и контактирующую с соответствующей второй радиальной опорной поверхностью, расположенной на периферийной поверхности углубления другого элемента, отличающееся тем, что первая и вторая зоны разделены аксиально третьей зоной с радиальной жесткостью меньшей, чем первая и вторая зоны, способной к радиальной деформации в направлении к другому элементу под действием приложенного к ней давления и имеющей минимальную толщину в диапазоне от 60% до 80% от толщины кромки и аксиальную длину при указанной минимальной толщине в диапазоне от 0,25 до 5 мм.

Толщина третьей зоны может быть меньше толщины первой зоны и толщина второй зоны.

Минимальная толщина третьей зоны может составлять 70% от толщины кромки.

Аксиальная длина третьей зоны при указанной минимальной толщине может составлять 0,5 мм.

Вторая зона может быть расположена на свободном конце одного элемента.

Первая радиальная опорная поверхность может содержать часть с тороидальной поверхностью на ее периферийной поверхности, обращенной к другому элементу. Радиус части с тороидальной поверхностью может составлять не более 5 мм.

Вторая радиальная опорная поверхность может быть частью с цилиндрической поверхностью.

Первая и вторая радиальные опорные поверхности могут иметь натяг, превышающий на 5%-20% натяг между первой и второй изолирующими поверхностями.

Первая и вторая изолирующие поверхности могут быть частями сужающейся поверхности с практически одинаковым сужением. Части сужающейся поверхности могут иметь сужение в диапазоне от 5% до 50%.

Резьбовое трубчатое соединение может иметь пространство между передней поверхностью свободного конца одного элемента и другим элементом.

Кромка может быть расположена на охватываемом элементе.

Третья зона может быть образована кольцеобразной канавкой на внешней периферии кромки.

Другие преимущества и признаки изобретения станут понятными из следующего подробного описания и приложенных чертежей, на которых показано следующее.

Фиг.1 показывает продольное сечение равнопроходного соединения в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения с натягом между контактирующими поверхностями.

Фиг.2 показывает продольное сечение предпочтительного варианта осуществления охватываемого и охватывающего элементов равнопроходного соединения на фиг.1.

Фиг.3 показывает продольное сечение равнопроходного соединения согласно изобретению, которое подвергается внутреннему давлению, с натягом между контактирующими поверхностями.

Фиг.4 является графиком, показывающим измерения относительного контактного давления, полученные при помощи анализа методом конечных элементов для различных типов гладких соединений, подвергающихся последовательным нагрузкам различных типов.

Фиг.1 показывает предпочтительный вариант осуществления равнопроходного соединения, которое содержит охватываемый элемент 1, расположенный на конце первого трубчатого компонента 1', и охватывающий элемент 2, расположенный на конце второго трубчатого компонента 2'. Ось соединения представлена пунктирными линиями XX'.

Охватываемый элемент 1 содержит внешнюю резьбу 3 и внешнюю кромку 5, проходящую за внешнюю резьбу к свободному концу 6 охватываемого элемента. Кромка 5 (Фиг.2b) содержит первую зону 7, расположенную после резьбы 3 с внешней периферийной поверхностью, на которой расположена первая изолирующая поверхность 13, вторую зону 8, расположенную на конце охватываемого элемента 1, имеющего внешнюю периферийную поверхность, обращенную к охватывающему элементу 2, на которой расположена первая радиальная опорная поверхность 14, способная контактировать с соответствующей второй радиальной опорной поверхностью 12, расположенной на охватывающем элементе 2, и третью зону 9, расположенную аксиально между первой зоной 7 и второй зоной 8 и имеющую радиальную жесткость меньшую, чем жесткость первой зоны 7 и второй зоны 8.

Охватывающий элемент 2 содержит внутреннюю резьбу 4, которая соответствует внутренней резьбе 3, когда не резьбовая часть формирует углубление 10 для соответствия и взаимодействия с кромкой 5 на охватываемом элементе 1.

Охватывающая канавка 10 имеет повернутую внутрь периферийную поверхность, на которой сформирована вторая изолирующая поверхность 11, которая приспособлена для радиальной посадки с натягом на соответствующую первую изолирующую поверхность 13 охватываемого элемента 1, и вторая радиальная опорная поверхность 12, которая контактирует с первой радиальной опорной поверхностью 14 кромки 5 (Фиг.2а).

Эта периферийная поверхность контактирует с одной стороны с внутренней резьбой 4 и с другой стороны посредством внутреннего выступа 15 с цилиндрической внутренней периферийной поверхностью корпуса или основной частью второго трубчатого компонента 2'.

Между выступом элемента 15 и передней поверхностью свободного конца охватываемого элемента 6 остается свободное пространство.

Свободный конец охватывающего элемента составляет практически перпендикулярно расположенную кольцеобразную аксиальную опорную поверхность 16. Внешняя опорная поверхность 16 позволяет внешним 18, 19 и внутренним 13, 11 изолирующим поверхностям располагаться соосно по отношению друг к другу и, тем самым, определять их радиально неподвижную посадку.

Фиг.1 показывает натяг между внутренними 13, 11 и внешними 18, 19 изолирующими поверхностями и между радиальными опорными поверхностями 14, 12. Термин "натяг" означает разницу в диаметре между соответствующими поверхностями охватываемого 1 и охватывающего элементов на изображении элементов соединения или измеренную на каждом элементе до сборки.

Фиг.2 показывает предпочтительный вариант осуществления изобретения для кромки 5 (фиг.2b) и внутреннего углубления 10 (фиг.2а). Ось соединения показана штрихами XX'.

Внешняя кромка 5, показанная на фиг.2b, имеет внешнюю периферийную поверхность и внутреннюю периферийную поверхность, которая соответствует концевой зоне внутренней периферийной поверхности первого трубчатого компонента 1'. Внешняя кромка 5, таким образом, имеет толщину е1, измеренную сразу после резьбы, практически равную 30% от толщины трубчатого компонента 1', например.

Внутренняя периферийная поверхность внешней кромки 5 содержит, начиная от резьбы 3 и двигаясь в направлении свободного конца 6 охватываемого элемента, первую зону 7, на которой расположена первая изолирующая поверхность, которая может быть радиально посажена с натягом на соответствующую вторую изолирующую поверхность 11, расположенную на охватывающем элементе 2, показанном на фиг.2а.

Эти первая и вторая изолирующие поверхности 13, 11 являются, например, частями сужающейся поверхности, которая в этом случае имеет сужение в 10%.

Сужение менее 5% с большей вероятностью вызовет проблемы с заеданием, и сужение более 50% рискует потребовать кромки, которые будут слишком толстыми.

Внутренняя периферийная поверхность внешней кромки 5 содержит на свободном конце 6 охватываемого элемента вторую зону 8, на которой расположена первая радиальная опорная поверхность 14, которая способна контактировать со второй радиальной опорной поверхностью 12, расположенной на соответствующей канавке 10 охватывающего элемента 2, показанного на фиг.2а.

Первая и вторая радиальные опорные поверхности 14, 12 предпочтительно имеют натяг, который является большим, чем натяг между первой и второй изолирующими поверхностями 13, 11 на примерно от 5% до 20%, предпочтительно от 5% до 15%.

Натяг между радиальными опорными поверхностями 14, 12, который является меньшим или большим, чем натяг между изолирующими поверхностями 13, 11, не может гарантировать радиальную опору второй зоны 8 кромки 5 относительно охватывающего элемента 2 после сборки. Слишком большой натяг вызовет ухудшение изолирующих свойств изолирующих поверхностей 13, 11.

Если постоянное контактное давление между радиальными опорными поверхностями сохраняется, несмотря на аксиальные изменения, связанные с нагрузками растяжения и сжатия, которым подвергаются охватываемый 1 и охватывающий 2 элементы, первая радиальная опорная поверхность 14 может быть частью тороидальной поверхности, радиус которой в основном меньше или равен 5 мм, и соответствующая вторая радиальная поверхность 12, расположенная на охватывающем элементе 2, может быть частью цилиндрической поверхности.

Внутренняя периферийная поверхность внешней кромки 5 содержит расположенную между первой зоной 7 и второй зоной 8 третью зону 9 с меньшей радиальной жесткостью, чем жесткость первой и второй зон 7, 8. Третья зона 9 образована здесь кольцеобразной канавкой на внешней периферийной поверхности кромки 5.

Периферийная поверхность канавки 9 содержит, например, цилиндрическую поверхность 17, соединенную с первой изолирующей поверхностью 13 через часть с сужающейся поверхностью, и с первой радиальной опорной поверхностью 14 через часть с тороидальной поверхностью. Цилиндрическая поверхность 17 является частью с минимальной толщиной третьей зоны 9.

Аксиальная длина lr части с минимальной толщиной третьей зоны 9 равна в этом случае 0,5 мм. Аксиальная длина lr измеряется между частью с сужающейся поверхностью, соединенной с первой изолирующей поверхностью 13, и частью с тороидальной поверхностью, соединенной с первой радиальной опорной поверхностью 14. Аксиальная длина lr менее 0,25 мм приводит к недостаточной радиальной прочности, и аксиальная длина lr более 5 мм приведет к слишком большому объему.

Толщина еr третьей зоны 9, измеренная между цилиндрической поверхностью 17 и внешней периферийной поверхностью внешней кромки 5, является меньшей, чем толщина внешней кромки еl, измеренная сразу после резьбы 3.

Толщина er находится в диапазоне от 60% до 80% от толщины е1 внешней кромки 5. Предпочтительно, толщина еr составляет 70% от толщины еl внешней кромки 5.

Это уменьшение толщины приводит к уменьшению радиальной жесткости третьей зоны 9 и, таким образом, допускает ее радиальную деформацию в направлении охватывающего элемента 2, когда на нее воздействует внутреннее давление. Толщина менее 60% или более 80% от толщины еl внешней кромки 5 не гарантирует контакт между первой и второй радиальными опорными поверхностями 14, 12 во время второго внутреннего цикла давления, прилагаемого во время испытательных тестов, позволяющих определить изолирующую работу соединения.

Эти испытательные тесты в частности определены в стандарте 13679 Международной организации по стандартизации (тестовые процедуры для соединений для обсадных и трубных колонн), где циклы различных комбинаций нагрузок, которым соединение может быть подвергнуто во время использования в скважине, прилагаются для тестирования того, является ли изоляция соединения хорошей.

Термин "радиальная жесткость" в этом случае включает в себя характеристики, зависящие от материала, и размерные характеристики.

Фиг.3 показывает соединение в соответствии с изобретением в собранном состоянии, содержащее охватываемый элемент 1 и охватывающий элемент 2, к которому приложено внутреннее давление. Охватываемый элемент 1 содержит после резьбы 3 и в направлении к свободному концу внешнюю кромку 5, внешняя периферийная поверхность которой содержит первую изолирующую поверхность 13, первую радиальную опорную поверхность 14 и кольцеобразную канавку 9 с цилиндрической периферийной поверхностью 17, расположенной между первой изолирующей поверхностью 13 и первой радиальной опорной поверхностью 14. Охватывающий элемент 2 содержит углубление 10, соответствующее внешней кромке 5, на котором расположены вторая изолирующая поверхность 11 и вторая радиальная опорная поверхность 12. Геометрия этих различных поверхностей 13, 14, 11, 12 и 17 показана на фиг.2а и 2b. В собранном состоянии, передняя поверхность свободного конца 6 охватываемого элемента не соприкасается с охватывающим элементом 2 и, поэтому, существует свободное пространство между двумя элементами.

Приложение внутреннего давления к соединению производит радиальную деформацию третьей зоны 9, схематически показанной на фиг.3 кривыми линиями.

Эта радиальная деформация создает в контактной зоне первой и второй изолирующих поверхностей 13, 11 и в опорной зоне первой и второй радиальных опорных поверхностей 14, 12, превышение энергии эластичного контакта, что приводит к увеличению контактного давления, особенно в контактной зоне первой и второй изолирующих поверхностей 13, 11.

Повышенная энергия также создается на первой и второй радиальных опорных поверхностях 14, 12, но контактное давление между первой и второй радиальными опорными поверхностями 14, 12 меньше, чем давление между первой и второй изолирующими поверхностями 13, 11 вследствие положения радиальных опорных поверхностей 14, 12 на конце и относительного натяга между изолирующими поверхностями 13, 11 и радиальными опорными поверхностями 14, 12.

Ролью первой и второй радиальных опорных поверхностей 14, 12 является гарантирование не только второй точки контакта между охватываемым элементом 1 и охватывающим элементом 2 для возможности увеличения контактного давления между первой и второй изолирующими поверхностями 13, 11 при приложении внутреннего давления, но также, в настоящем случае, для поддержания постоянной посадки с натягом первой и второй радиальных опорных поверхностей 14, 12 независимо от аксиальных смещений между охватываемым элементом 1 и охватывающим элементом 2, вызванными нагрузками растяжения и/или сжатия, которым подвергается соединение во время работы.

График на фиг.4 позволяет сравнить контактную область, здесь и далее называемую интегралом контактного давления, между первой и второй изолирующими поверхностями нескольких соединений, подвергающихся нагрузочному циклу. Абсцисса представляет различные прилагаемые нагрузки, и ордината представляет интеграл контактного давления, полученный вдоль всего контакта первой и второй изолирующих поверхностей (контактная область). Этот интеграл контактного давления измерен с помощью метода конечных элементов. Полученные значения являются относительными значениями, представленными в процентах и нормализованы по отношению к эталонным первой и второй изолирующим поверхностям, а именно к тем из соединений изобретения без вторых радиальных опорных поверхностей и без третьей зоны.

Таблица 1, представленная ниже, определяет значения ссылочных знаков на оси абсцисс на графике на фиг.4.

Таблица 1
Значения ссылочных знаков на фиг.4
Ссылочный знак на оси абсцисс Приложенная нагрузка(и)
1 Растяжение
2 Растяжение+внутреннее давление
3 Запечатывание+давление
4 Внутреннее давление
5 Сжатие+внутренне давление
6 Сжатие
7 Без нагрузки
8 Сжатие+внешнее давление
9 Внешнее давление
10 Растяжение+внешнее давление

Интегралы контактного давления для следующих соединений были затем смоделированы.

Пример А: эталонное соединение без радиальной опорной поверхности;

Пример В: соединение в соответствии с вариантом осуществления изобретения на фиг.1.

В сравнении с эталонным соединением (пример А), можно видеть, что изолирование соединения на фиг.1 (пример В) является значительно лучшим при приложении внутреннего давления.

Таким образом, был продемонстрирован эффект улучшения от первой и второй радиальных опорных поверхностей 14, 12 и третьей зоны 9, которыми снабжено соединение на фиг.1 изобретения.

Одним преимуществом настоящего изобретения является производство на внешней кромке 5 зоны, которая является деформируемой под действием внутреннего давления, и где энергия, получаемая деформацией, используется для генерации поддерживающего контактного давления на первой и второй изолирующих поверхностях 13, 11.

Другим преимуществом варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг.2, является то, что внутреннее давление может быть заблокировано или, по меньшей мере, ограничено первой и второй радиальными опорными поверхностями 14, 12. В результате, первая и вторая изолирующие поверхности 13, 11 предохраняются от любого повреждения.

Однако следует отметить, что для первой и второй радиальных опорных поверхностей нет необходимости в том, чтобы поверхности имели идеально плотный контакт.

Дополнительным преимуществом предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг.2, является то, что геометрия радиальных опорных поверхностей 14, 12 позволяет поддерживать постоянную посадку с натягом несмотря на аксиальные перемещения в охватываемом элементе 1 и охватывающем элементе 2, создаваемые нагрузками растяжения и/или сжатия, которым соединение подвергается при работе.

Несмотря на то, что не было описано, кольцеобразная канавка 9 может быть расположена на внутренней поверхности кромки.

Первая и вторая изолирующие поверхности 13, 11 могут быть тороидальными на одном элементе и сужающимися на другом элементе, или обе тороидальными, или комбинацией из тороидальной и сужающейся поверхностей на одном элементе и сужающей поверхности на другом элементе, как описано в патенте Франции 2833335.

Изобретение, конечно, является применимым к первой, второй и третьей зонам, расположенным на одной кромке охватывающего элемента.

Таким образом, изобретение может быть применено к типам соединений, отличным от равнопроходных типов соединений, таких как соединения, известные как "полуравнопроходные" соединения (где внешний диаметр охватывающего элемента немного больше, чем внешний диаметр охватываемого элемента), соединений с центральной опорой или без опоры, или муфтовые соединения.

1. Изолированное резьбовое трубное соединение, содержащее охватываемый элемент, расположенный на конце первого трубного компонента, включающий в себя внешнюю резьбу, и охватывающий элемент, расположенный на конце второго трубного компонента и включающий в себя внутреннюю резьбу, соответствующую внешней резьбе, при этом, по меньшей мере, один из указанных элементов содержит кромку, проходящую за резьбу к его свободному концу, и другой элемент содержит углубление для кромки, при этом кромка содержит первую зону с периферийной поверхностью, обращенной к другому элементу, на котором расположена первая изолирующая поверхность, приспособленная для радиальной посадки с натягом на соответствующую вторую изолирующую поверхность, расположенную на периферийной поверхности углубления другого элемента, при этом кромка имеет вторую аксиально расположенную зону между первой зоной и свободным концом одного элемента, содержащую первую радиальную опорную поверхность, обращенную к другому элементу и контактирующую с соответствующей второй радиальной опорной поверхностью, расположенной на периферийной поверхности углубления другого элемента, отличающееся тем, что первая и вторая зоны аксиально разделены третьей зоной с радиальной жесткостью, меньшей, чем первая и вторая зоны, способной к радиальной деформации в направлении к другому элементу под действием приложенного к ней давления и имеющей минимальную толщину в диапазоне от 60% до 80% от толщины кромки и аксиальную длину при указанной минимальной толщине в диапазоне от 0,25 до 5 мм.

2. Резьбовое трубное соединение по п.1, отличающееся тем, что толщина третьей зоны меньше толщины первой зоны и толщина второй зоны.

3. Резьбовое трубное соединение по п.1, отличающееся тем, что минимальная толщина третьей зоны составляет 70% от толщины кромки.

4. Резьбовое трубное соединение по п.1, отличающееся тем, что аксиальная длина третьей зоны при указанной минимальной толщине составляет 0,5 мм.

5. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что вторая зона расположена на свободном конце одного элемента.

6. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что первая радиальная опорная поверхность содержит часть с тороидальной поверхностью на ее периферийной поверхности, обращенной к другому элементу.

7. Резьбовое трубное соединение по п.6, отличающееся тем, что радиус части с тороидальной поверхностью составляет не более 5 мм.

8. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что вторая радиальная опорная поверхность является частью цилиндрической поверхности.

9. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что первая и вторая радиальные опорные поверхности имеют натяг, превышающий на 5-20% натяг между первой и второй изолирующими поверхностями.

10. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что первая и вторая изолирующие поверхности являются частями сужающейся поверхности с, по существу, одинаковым сужением.

11. Резьбовое трубное соединение по п.10, отличающееся тем, что части сужающейся поверхности имеют сужение в диапазоне от 5% до 50%.

12. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что имеет пространство между передней поверхностью свободного конца одного элемента и другим элементом.

13. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что кромка расположена на охватываемом элементе.

14. Резьбовое трубное соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что третья зона образована кольцеобразной канавкой на внешней периферии кромки.



 

Похожие патенты:

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

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

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

Изобретение относится к резьбовым соединениям труб. .

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.

Изобретение относится к соединениям насосных штанг для привода винтовых насосов. Техническим результатом является повышение прочности на кручение и устойчивости к нагрузкам на разрыв. Соединительное устройство насосной штанги для винтового насоса содержит накидную втулку с внутренним уступом с одной стороны и внутренней резьбой с другой стороны, стержень штанги, накидную гайку и позиционирующую гайку. Стержень штанги выполнен с наружной резьбой, а также клиновидным пазом на одном торце и с клиновидным выступом на другом торце. При этом со стороны клиновидного выступа на стержне установлены накидная гайка и направляющая накидная втулка, внутри которой до контакта с ее внутренним уступом на стержень установлена позиционирующая гайка. Клиновидный выступ выполнен с возможностью его размещения в клиновидном пазу соседнего стержня при соединении последнего с направляющей накидной втулкой. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к резьбовым соединениям для геологоразведочных работ или эксплуатации на углеводородных скважинах. Резьбовое соединение содержит первый компонент, содержащий охватываемый конец с резьбовой зоной, расположенной на его внешней периферийной поверхности, и второй компонент, содержащий охватывающий конец с резьбовой зоной, расположенной на его внутренней периферийной поверхности. Резьбовая зона охватываемого конца ввинчена в резьбовую зону охватывающего конца. Резьбовые зоны содержат соответствующие охватываемые и охватывающие витки резьбы, которые содержат основание, вершину, стыковочную боковую сторону и нагрузочную боковую сторону. В нагрузочной боковой стороне резьбовой зоны охватывающего конца и/или охватываемого конца соответственно рядом с основанием расположен паз, а также имеется выступ, который выступает из нагрузочной боковой стороны резьбовой зоны охватываемого конца и/или соответственно из охватывающего конца. Рядом с вершиной данный выступ содержит выпуклую поверхность и вогнутую поверхность. В соединенном состоянии между вогнутой поверхностью и пазом присутствует радиальный зазор, а между концом выступа и дном паза присутствует осевой зазор. Изобретение повышает надежность резьбового соединения. 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

Герметичное резьбовое соединение для обсадных труб из непластифицированного поливинилхлорида содержит охватываемый и охватывающий элементы с трапецеидальным профилем резьбы, причем охватывающий конец трубы содержит удлиненный раструб с внутренним диаметром на величину двойной высоты профиля резьбы меньше, чем наружный диаметр охватываемого элемента. Резьба на охватываемом и охватывающем элементе имеет конусные участки, кроме того, перед первым витком резьбы труба имеет заходный поясок, выполненный в виде конуса. Дополнительная герметичность резьбового соединения обеспечивается за счет резинового уплотнительного кольца, устанавливаемого за наружной резьбой охватываемого элемента и прилегающего к ровной цилиндрической части заходного пояска внутренней резьбы охватывающего элемента. Технический результат заключается в повышении прочности и устойчивости резьбового соединения к осевым и радиальным нагрузкам, а также обеспечении герметичности резьбового соединения. 4 ил.

Группа изобретений относится к буровому долоту для ударного бурения горной породы и к его использованию. Технический результат заключается в увеличении прочности и устранении слабости соединительной муфты долота. Буровое долото содержит бурильную головку, соединительную муфту, имеющую первый конец и соединенную с бурильной головкой первым концом, расточку, проходящую аксиально через соединительную муфту от ее второго конца к первому концу и снабженную внутренней цилиндрической охватывающей резьбой для соединения с соответствующей наружной цилиндрической охватываемой резьбой бурильной штанги, и ударную поверхность для упора в концевую поверхность бурильной штанги, выполненную на дне расточки и проходящую перпендикулярно продольной оси бурового долота. Каждое поперечное сечение расточки между ударной поверхностью и частью расточки, где охватывающая резьба имеет полный профиль, имеет площадь меньше площади поперечного сечения расточки на части расточки, где охватывающая резьба имеет полный профиль. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бурильным трубам, применяемым при высокочастотном алмазном бурении со съемным керноприемником. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности функционирования бурильной колонны как при бурении, так и в процессе спускоподъемных операций. Площадь упорного торца муфты резьбового соединения в предельно изношенном состоянии равна площади опасного сечения ниппеля, умноженной на коэффициент оптимального напряжения предварительной затяжки и одновременно площади упорного торца ниппеля, благодаря чему обеспечиваются оптимальные значения основных параметров соединения. 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Наверх