Резьбовое соединение для стальных труб

Авторы патента:

ТАКАНО, Дзюн (JP)

ТАКАХАСИ, Кадзунари (JP)

СОНОБЭ, Осаму (JP)

ЁСИКАВА, Масаки (JP)

ТИКАЦУНЭ, Хироси (JP)

НАГАХАМА, Такуя (JP)

КАВАЙ, Такамаса (JP)

УЭТА, Масатэру (JP)

F16L15/04 - с дополнительными уплотнителями

Владельцы патента RU 2541364:

ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к резьбовым соединениям. В резьбовом соединении, когда ниппель и муфта соединяются друг с другом с помощью резьбового соединения, наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты приходят друг с другом в контакт металл с металлом на участке контакта, и этот участок контакта служит в качестве участка уплотнения. Участок с резьбой (на котором участок с наружной резьбой и участок с внутренней резьбой соединяются друг с другом с помощью резьбового соединения) имеет отрицательный угол α опорной стороны, упорные участки имеют отрицательный угол β для прикладывания крутящего момента, и отношение L/d₀ длины L передней части и наружного диаметра d₀ трубы составляет 0,08 или превышает это значение. Резьбовое соединение для стальных труб имеет высокую способность к герметизации даже под изгибающей нагрузкой. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к резьбовым соединениям для стальных труб, в частности к резьбовому соединению для стальных труб, которое имеет высокую способность к герметизации и высокое сопротивление сжатию и предпочтительно используется при соединении стальных труб, таких как трубы нефтепромыслового сортамента, включая насосно-компрессорные трубы и обсадные трубы для использования, в общем, при ведении разведки на нефтяных скважинах и газовых скважинах и при добыче нефти или газа, трубы водоотделяющих колонн и трубопроводов.

Уровень техники

Резьбовые соединения широко используются при соединении труб нефтепромыслового сортамента и других стальных труб, используемых на сооружениях в нефтяной промышленности. Для соединения стальных труб при разведке и добыче нефти и газа традиционно используются стандартные резьбовые соединения на основе стандарта Американского нефтяного института (API). Однако в последние годы среда, в которой ведутся бурение/добыча, становится все более неблагоприятной, поскольку скважины для добычи неочищенной нефти и скважины для добычи природного газа становятся более глубокими и увеличивается количество горизонтальных скважин и наклонных скважин по отношению к количеству вертикальных скважин. Кроме того, увеличение объемов освоения скважин в неблагоприятных условиях, таких как морские и полярные условия, расширяет эксплуатационные требования к резьбовым соединениям, такие как сопротивление сжатию, сопротивление изгибу и характеристики уплотнения по внешнему давлению (сопротивление внешнему давлению). Это увеличивает использование специальных высокоэффективных резьбовых соединений, носящих название соединения повышенного качества, тем самым повышая требования к эксплуатационным характеристикам.

В общем, соединение повышенного качества является соединением муфтового типа, в котором соединены пара элементов с наружной резьбой (далее именуемых ниппели), образованных на концах труб, и элемент с внутренней резьбой (далее именуемый муфта). Каждый из ниппелей включает в себя конусную резьбу, участок уплотнения (в частности, участок уплотнения металл с металлом) и упорный участок (в частности, упорный участок для передачи крутящего момента). Муфта соединяет ниппели друг с другом. Конусная резьба является важной для прочной фиксации трубного соединения. Участок уплотнения служит для обеспечения герметизации, поскольку на этом участке муфта и ниппели приходят друг с другом в контакт металл с металлом. Упорный участок образует упорную поверхность (опорную поверхность), которая служит в качестве упора во время крепления соединения.

На фиг.4 схематично показано соединение повышенного качества для труб нефтепромыслового сортамента и показан вид в продольном разрезе резьбового соединения для трубы круглого сечения. Резьбовое соединение включает в себя ниппели 3 и муфту 1, соответствующую ниппелям 3. Каждый из ниппелей 3 включает в себя участок 7 с наружной резьбой, образованный на наружной поверхности, и переднюю часть 8 (переднюю часть 8 ниппеля). Передняя часть 8 является участком без резьбы, расположенным на конце ниппеля 3 и рядом с участком 7 с наружной резьбой. Передняя часть 8 включает в себя участок 11 уплотнения на наружной периферийной поверхности и упорный участок 12 для прикладывания крутящего момента на торцевой поверхности. Муфта 1, которая обращена к ниппелю 3, включает в себя участок 5 с внутренней резьбой, участок 13 уплотнения и упорный участок 14, которые, соответственно, могут сопрягаться или проходить в контакт с участком 7 с наружной резьбой, участком 11 уплотнения и упорным участком 12 ниппеля 3.

В японском патенте №4535064 описываются существующие способы, относящиеся к соединениям повышенного качества.

В примере, показанном на фиг.4, участок уплотнения металл с металлом расположен на конце передней части 8 ниппеля. В данном патенте описывается резьбовое соединение, в котором участок уплотнения металл с металлом расположен рядом с участком резьбы передней части 8 ниппеля, и передняя часть удлинена таким образом, что она продолжается от участка уплотнения к упорному участку с целью увеличения сопротивления наружному давлению. В этом резьбовом соединении передняя часть ниппеля, которая не контактирует с муфтой, вытянута таким образом, что она образует форму, которая не является непрерывной совместно с участком уплотнения, так чтобы не уменьшалась толщина передней части ниппеля. В результате повышается не только сопротивление наружному давлению, но также повышается сопротивление осевому сжатию.

В японском патенте №4208192 приводится описание резьбового соединения, которое включает в себя дополнительный элемент, продолжающийся от участка уплотнения к концу передней части ниппеля и имеющий форму, которая не является непрерывной с участком уплотнения. С помощью этого дополнительного элемента обеспечивается жесткость в радиальном направлении, в то время как жесткость в осевом направлении уменьшается. Дополнительный элемент деформируется во время крепления резьбового соединения и возвращает исходную форму, когда прикладывается растягивающая нагрузка, в результате чего увеличивается его сопротивление растяжению.

Как описано в японских патентах №4535064 и №4208192, расположение участка уплотнения рядом с участком резьбы ниппеля для отделения участка уплотнения от конца передней части ниппеля эффективно не только с точки зрения увеличения сопротивления наружному давлению и сопротивления натяжению, но также и с точки зрения получения стабильных характеристик резьбы. Это может быть подтверждено с помощью моделирования по методу конечных элементов и т.п. Кроме того, когда значительное осевое усилие сжатия прикладывается к передней части ниппеля, имеющей форму, которая не является непрерывной с участком уплотнения, сама передняя часть ниппеля деформируется и тем самым уменьшает величину пластической деформации упорного участка муфты для прикладывания крутящего момента. С другой стороны, прерывистый участок между резьбой и передней частью может чрезмерно деформироваться. Предполагается, что возникновение такой деформации зависит от крутящего момента при сборке.

На крутящий момент при сборке влияют условия смазки, состояние поверхности и т.п. Примеры конструкций, которые не имеют сильной зависимости от таких условий, включают в себя конструкцию с радиальным уплотнением, с помощью которой радиальный компонент контактного давления уплотнения относительно увеличивается, и увеличивается контактное давление уплотнения в радиальном направлении. Например, в японской заявке на полезную модель №61-44068 описывается пример конструкции уплотнения в радиальном направлении, в которой уплотнение ниппеля имеет круглую форму большого диаметра и небольшой угол конуса уплотнения. Однако в отношении конструкции с радиальным уплотнением, имеющей небольшой угол конуса уплотнения, существует проблема, состоящая в том, что возможно возникновение заедания во время крепления резьбового соединения. В частности, когда необходимо предусмотреть большую степень натяга для уплотнения с целью обеспечения способности к герметизации и стабильности уплотнения, вероятность заедания увеличивается.

Сущность изобретения

Как описано выше, в отношении существующих резьбовых соединений имеются некоторые проблемы, и эти соединения должны быть усовершенствованы для удовлетворения различных требований к характеристикам резьбовых соединений, таким как сопротивление сжатию, способность к герметизации при воздействии наружного давления и сопротивление изгибу. Поскольку в последние годы увеличивается количество горизонтальных скважин и наклонных скважин, к резьбовому соединению прикладывается высокая изгибающая нагрузка помимо осевого растяжения, как показано на фиг.3. Когда к резьбовому соединению прикладывается изгибающая нагрузка на стороне растяжения, участок 7 с наружной резьбой и поверхность 15 опорной стороны участка 5 с наружной резьбой (см. фиг.4) становятся относительно смещенными таким образом, что сопряжение между ними ослабляется и резьбы могут выйти из зацепления, если изгибающая нагрузка будет и далее увеличиваться. На стороне сжатия при изгибе упорные участки 12 и 14 для прикладывания крутящего момента ниппеля 3 и муфты 1 служат в качестве опоры и удерживают участки уплотнения от отделения друг от друга. Однако если изгибающая нагрузка и далее будет увеличиваться, упорные участки 12 и 14 могут скользить друг по другу, в результате чего не будет поддерживаться способность к герметизации.

Не имеется никаких данных относительно уровня угла опорной стороны участка с резьбой, уровня упорных углов для прикладывания крутящего момента для упорных участков 12 и 14 рядом с участком уплотнения и формы передней части, с помощью которых может поддерживаться достаточная способность к герметизации при такой изгибающей нагрузке.

Угол опорной стороны является углом (угол α на фиг.1B) между поверхностью 15 опорной стороны и линией, перпендикулярной к оси резьбового соединения. Допуская, что линия, перпендикулярная к оси, проходит через нижний конец поверхности опорной стороны (край внутреннего диаметра ниппеля), знак угла опорной стороны определяется как положительный, если верхний конец поверхности опорной стороны (край наружного диаметра ниппеля) расположен на стороне дальнего конца ниппеля относительно линии, перпендикулярной к оси. Угол опорной стороны определяется как отрицательный, если верхний конец поверхности опорной стороны расположен на стороне ближнего конца ниппеля относительно линии, перпендикулярной оси.

Упорный угол для прикладывания крутящего момента является углом (угол β на фиг.1C) между упорной поверхностью, образованной упорными участками 12 и 14, и линией, перпендикулярной к оси резьбового соединения. Допуская, что линия, перпендикулярная оси, проходит через верхний конец упорной поверхности (край наружного диаметра ниппеля), знак опорной стороны определяется как положительный, если нижний конец упорной поверхности (край внутреннего диаметра ниппеля) расположен на стороне дальнего конца ниппеля относительно линии, перпендикулярной оси. Упорный угол для прикладывания крутящего момента определяется как отрицательный, если нижний конец упорной поверхности расположен на стороне ближнего конца ниппеля относительно линии, перпендикулярной оси.

Авторы изобретения установили, что описанная выше проблема может быть решена, если угол опорной стороны будет отрицательным, упорный угол для прикладывания крутящего момента будет отрицательным, и при этом будут использоваться определенные комбинации длины передней части и наружного диаметра трубы.

Настоящее изобретение заключается в следующем.

(1) Резьбовое соединение для стальных труб включает в себя ниппель, включающий в себя участок с наружной резьбой, переднюю часть, продолжающуюся от участка с наружной резьбой к концу трубы, и упорный участок, расположенный на дальнем конце передней части; и муфту, включающую в себя участок с внутренней резьбой, который образует участок с резьбой посредством резьбового соединения с участком наружной резьбы, внутреннюю периферийную поверхность передней части, которая обращена к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, и упорный участок, который контактирует с упорным участком ниппеля. Когда ниппель и муфта соединяются друг с другом с помощью резьбового соединения и наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты приходят друг с другом в контакт металл с металлом на участке контакта, этот участок контакта служит в качестве участка уплотнения. Участок с резьбой имеет отрицательный угол опорной стороны, упорный участок имеет отрицательный угол для прикладывания крутящего момента, и отношение L/d₀ длины L передней части и наружного диаметра d₀ трубы составляет 0,08 или превышает это значение.

(2) В резьбовом соединении для стальных труб, описанном в (1), деформация ε участка уплотнения в направлении по окружности трубы, которая подсчитывается как ε=δ/D·100 (%), может равняться 0,30% или превышать это значение, где D - диаметр уплотнения, который определяется как наружный диаметр ниппеля в точке уплотнения, которая является точкой на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, в которой наружная периферийная поверхность первоначально приходит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и δ - степень натяга, которая определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения муфтой, когда ниппель и муфта соединяются друг с другом посредством резьбового соединения.

(3) В резьбовом соединении для стальных труб, описанном в (1) или (2), упорный угол для прикладывания крутящего момента упорного участка ниппеля и упорный угол для прикладывания крутящего момента упорного участка муфты могут быть меньше -15°.

С помощью настоящего изобретения обеспечивается резьбовое соединение для стальных труб, имеющее высокую способность к герметизации даже под изгибающей нагрузкой.

Краткое описание чертежей

Фиг.1A - общий вид в разрезе примера варианта выполнения по настоящему изобретению;

фиг.1B - увеличенный вид в разрезе участка резьбы из фиг.1А;

фиг.1C - увеличенный вид в разрезе области вблизи передней части ниппеля из фиг.1A;

фиг.2 - вид в разрезе, на котором показано определение деформации ε участка уплотнения в направлении по окружности;

фиг.3 - схематичный вид резьбового соединения, к которому прикладывается изгибающая нагрузка;

фиг.4A - общий вид в разрезе существующего резьбового соединения для стальных труб;

фиг.4B - увеличенный вид в разрезе участка резьбы из фиг.4А;

фиг.4C - увеличенный вид в разрезе области вблизи передней части ниппеля из фиг.4А;

фиг.5 - график, на котором показано нагруженное состояние при испытании В на способность к герметизации и нагруженное состояние при испытании типа-2;

фиг.6А - вид в разрезе муфты, которая сопрягается с ниппелем из фиг.6B и включает в себя участок уплотнения, который имеет линейную конусность с углом γ конуса 3°.

фиг.6B - вид в разрезе ниппеля, который включает в себя участок уплотнения ниппеля, имеющий поверхность уплотнения ниппеля, которая имеет профиль в сечении по оси соединения в виде дуги радиусом R=3 дюймам.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг.1А-1C, резьбовое соединение для стальных труб по настоящему изобретению включает в себя ниппель 3, включающий в себя участок 7 с наружной резьбой, переднюю часть 8, продолжающуюся от участка 7 с наружной резьбой к концу трубы, и упорный участок 12, расположенный на дальнем конце передней части 8; и муфту 1, включающую в себя участок 5 с внутренней резьбой, который образует участок с резьбой посредством резьбового соединения с участком 7 наружной резьбы, при этом внутренняя периферийная поверхность передней части участка с внутренней резьбой обращена к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля 3, и упорный участок 14, который контактирует с упорным участком 12 ниппеля 1. Когда ниппель и муфта соединены друг с другом с помощью резьбового соединения и наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты приходят друг с другом в контакт металл с металлом на участке контакта, участок контакта служит в качестве участка 20 уплотнения. Резьбовое соединение является резьбовым соединением с уплотнением радиального типа, в котором участок уплотнения ниппеля является тороидальным (имеет тороидальную поверхность уплотнения) и муфта имеет линейную конусность. В резьбовом соединении участок резьбы имеет отрицательный угол α опорной стороны, как показано на фиг.1B, упорный участок имеет отрицательный угол β упорного участка для прикладывания крутящего момента, как показано на фиг.1C, и отношение L/d₀ длины L передней части и наружного диаметра d₀ трубы равно 0,08 или превышает это значение.

Благодаря тому что угол α опорной стороны является отрицательным и предпочтительно равен -4 градусам и менее, можно предотвратит выход резьб из зацепления на растянутой стороне при изгибе.

Кроме того, благодаря тому что угол β упорного участка для прикладывания крутящего момента является отрицательным и предпочтительно меньше -15 градусов, предусматривается опорная точка, которая противодействует изгибу на стороне сжатия и удерживает участок уплотнения от отделения.

Благодаря тому что отношение L/d₀ длины L передней части (длина передней части) и наружного диаметра d₀ трубы равно 0,08 или превышает это значение, часть передней части между участком резьбы и упорным участком является гибкой и тем самым может быть уменьшена деформация участка резьбы и упорного участка, которые служат в качестве опорной точки при изгибе.

За счет использования комбинации этих конфигураций можно предотвратить проскальзывание на контактной поверхности между трубами и резьбовым соединением, при этом обеспечивается способность к герметизации посредством поддержания сопряжения между трубами и резьбовым соединением.

Предпочтительно, чтобы угол α опорной стороны был равен -7 градусам или превышал это значение, поскольку отрицательный угол опорной стороны, имеющий излишне высокое абсолютное значение, является нежелательным с точки зрения сопротивления заеданию. Более предпочтительно, чтобы угол α опорной стороны составлял от -5,5 до -4,5 градусов.

Предпочтительно, чтобы угол β упорного участка для прикладывания крутящего момента был равен -20 градусам или превышал это значение, поскольку угол упорного участка для прикладывания крутящего момента, имеющий излишне высокое абсолютное значение, является нежелательным при обеспечении способности к герметизации после прикладывания сжимающей нагрузки. Более предпочтительно, чтобы угол β упорного участка для прикладывания крутящего момента составлял от -18 до -16 градусов.

Предпочтительно, чтобы отношение длины передней части и наружного диаметра трубы L/d₀ равнялось 0,14 или было меньше этого значения, поскольку, если это отношение будет излишне высоким, участок уплотнения будет скользить на большое расстояние во время крепления соединения, что неблагоприятно с точки зрения сопротивления заеданию, при этом увеличивается время, необходимое для механической обработки участка уплотнения. Более предпочтительно, чтобы это отношение составляло 0,08-0,11.

Деформация ε участка уплотнения в направлении вдоль окружности трубы, равная 0,30% или превышающая это значение, эффективна для дополнительного повышения способности к герметизации. Деформация ε подсчитывается как ε=δ/D·100(%), где D - диаметр уплотнения и δ - степень натяга. Как показано на фиг.2, диаметр D уплотнения является наружным диаметром ниппеля 3 в точке уплотнения, которая является точкой на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля 3, которая первой приходит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты 1, когда ниппель 3 и муфта 1 соединяются друг с другом с помощью резьбового соединения, и степень δ натяга является величиной, на которую уменьшается наружный диаметр ниппеля 3 в точке уплотнения муфтой 1, когда ниппель 3 и муфта 1 соединяются друг с другом посредством резьбового соединения.

Предпочтительно, чтобы деформация ε участка уплотнения в направлении по окружности равнялась 0,7% или была меньше этого значения, поскольку излишне высокая деформация является нежелательной с точки зрения сопротивления заеданию. Более предпочтительно, чтобы деформация е составляла 0,3-0,6%.

Примеры

Были подготовлены резьбовые соединения с уплотнением радиального типа, каждое из которых включало в себя ниппель 3 и муфту 1. Ниппели 3 были изготовлены механической обработкой концов стальных труб, имеющих наружные диаметры d₀ (дюймы), которые приведены в таблицах 1-1, 1-2, и 1-3. Каждый из ниппелей 3 включал в себя участок 21 уплотнения ниппеля, имеющий тороидальную форму, и профиль (R на фиг.6В) поверхности уплотнения ниппеля в плоскости сечения, проходящей через ось соединения, имел дугообразную форму с радиусом R=3 дюйма. К ниппелям 3 были прикреплены муфты 1, каждая из которых имела участок 20 уплотнения, имеющий линейно продолжающуюся конусную форму с углом конуса (γ на фиг.6А) 3°. Испытание типа-1, которое включало в себя испытание А на способность к герметизации, испытание В на способность к герметизации (включая сюда изгиб) и испытание С на способность к герметизации, было выполнено на резьбовых соединениях, значения которых L/d₀ и ε=δ/D·100(%) приведены в таблицах 1-1, 1-2 и 1-3 на основе ISO 13679. Результаты также приведены в таблице 1. В таблице 1 символ «X» (неудовлетворительно) показывает, что имело место нарушение герметичности и символ «О» (удовлетворительно) показывает, что нарушение герметичности не имело места. В образцах по изобретению нарушения герметичности не имели места, и эти образцы показали высокую способность к герметизации. И, наоборот, в сравнительных образцах имело место нарушение герметичности.

Далее было выполнено испытание типа-2, в котором испытание В на способность к герметизации выполнялось при более высокой нагрузке. Это испытание будет описано ниже.

На фиг.5 показан график, представляющий, к примеру, нагруженное состояние при испытании В на способность к герметизации, как установлено в ISO 13679. По горизонтальной оси откладывается осевое напряжение, которое возникает в трубе в результате растяжения (сжатия)/изгиба, и по вертикальной оси откладывается внутреннее давление, которое прикладывается к внутренней поверхности трубы. Наружная кривая в виде пунктира показывает, что эквивалентное напряжение в случае, когда растяжение (сжатие)/изгиба внутреннее давление прикладываются совместно, эквивалентно напряжению текучести материала (100% напряжение текучести). Внутренняя кривая в виде сплошной линии соответствует случаю, когда эквивалентное напряжение составляет 90% напряжения текучести материала. Испытание В на способность к герметизации по испытанию типа-1 было выполнено с целью определения посредством использования точек на этой кривой 90% нагрузки в качестве оценочных точек, имеет ли место или нет нарушение герметичности.

В результате, как показано в таблицах 1-1 и 1-2, в образцах 1-12 по изобретению, в которых отношение L/d₀ длины передней части и наружного диаметра трубы составляло 0,08 или превышало это значение, нарушения герметичности не имели места при испытаниях (А, В, С) на способность к герметизации по испытанию типа-1.

При испытаниях типа-2 посредством использования образцов 1-12 по изобретению, в которых не имели места нарушения герметичности, изгибающая нагрузка, превышающая состояние максимальной нагрузки при изгибе, как установлено в стандарте, была приложена в точке LP5 по испытанию В на способность к герметизации (включая сюда изгиб), и тем самым был проверен предел по изгибающей нагрузке, который не вызывал нарушения герметичности. Другими словами, в точке LP5 на кривой испытательной нагрузки по испытанию В на способность к герметизации, показанной сплошной линией на фиг.5, нагруженное состояние, при котором начинается нарушение герметичности, было проверено посредством повышения эквивалентного напряжения за счет дальнейшего увеличения изгибающей нагрузки от эквивалентного напряжения, составляющего 90% напряжения текучести, как показано стрелкой на фигуре.

В результате было подтверждено, как показано в таблицах 1-1 и 1-2 в отношении образцов 1-10 по изобретению, где деформация е составляла 0,30% или превышала это значение, что нарушение герметичности не имело места даже в случае, когда эквивалентное напряжение увеличивалось до 100% напряжения текучести (пересечение стрелки и пунктирной линии на фиг.5).

В примерах 6-10 по изобретению, где угол β упорного участка для прикладывания крутящего момента составлял менее -15 градусов, нарушение герметичности не имело места даже в случае, когда эквивалентное напряжение увеличивалось до 105% от напряжения текучести.

Ссылочные номера

1 Муфта

3 Ниппель

5 Участок с внутренней резьбой

7 Участок с наружной резьбой

8 Передняя часть (передняя часть ниппеля)

11, 13, 20 Участок уплотнения (в частности, участок уплотнения металл-металл)

12, 14 Упорный участок (в частности, упорный участок для прикладывания крутящего момента)

15 Поверхность опорной стороны

21 Участок уплотнения ниппеля

Таблица 1-1
	Образец 1 по изобретению	Образец 2 по изобретению	Образец 3 по изобретению	Образец 4 по изобретению	Образец 5 по изобретению	Образец 6 по изобретению
Наружный диаметр d₀ (дюймы) стальной трубы	7	7,625	9,625	9,875	7	7,625
Передняя часть	L/d₀	0,086	0,103	0,082	0,087	0,140	0,103
ε (%)	0,43	0,45	0,38	0,39	0,36	0,45
Упорный участок	Угол упора (°)	-15	-15	-15	-15	-15	-17
Участок резьбы	Угол опорной стороны (°)	-5	-5	-5	-5	-5	-4
Испытание типа-1	Результаты испытаний (А, В, С) на способность к герметизации	О	О	О	О	О	О
Испытание типа-2	Эквивалентное напряжение при нарушении герметичности/напряжение текучести	>100%	>100%	>100%	>100%	>100%	>105%

Таблица 1-2
	Образец 7 по изобретению	Образец 8 по изобретению	Образец 9 по изобретению	Образец 10 по изобретению	Образец 11 по изобретению	Образец 12 по изобретению
Наружный диаметр d₀ (дюймы) стальной трубы	9,625	9,875	9,625	9,625	9,625	9,625
Передняя часть	L/d₀	0,082	0,087	0,082	0,082	0,082	0,080
ε (%)	0,38	0,39	0,31	0,30	0,28	0,26
Упорный участок	Угол упора (°)	-17	-17	-17	-17	-17	-17
Участок резьбы	Угол опорной стороны (°)	-4	-5	-4	-4	-4	-4
Испытание типа-1	Результаты испытаний (А, В, С) на способность к герметизации	О	О	О	О	О	О
Испытание типа-2	Эквивалентное напряжение при нарушении герметичности/напряжение текучести	>105%	>105%	>105%	>105%	97%	95%

Таблица 1-3
	Сравнительный образец 1	Сравнительный образец 2	Сравнительный образец 3	Сравнительный образец 4	Сравнительный образец 5	Сравнительный образец 6
Наружный диаметр d₀ (дюймы) стальной трубы	7	7,625	9,625	9,625	9,625	9,625
Передняя часть	L/d₀	0.074	0.074	0.074	0.074	0.074	0.074
ε (%)	0,43	0,45	0,38	0,28	0,28	0,28
Упорный участок	Угол упора (°)	-15	-15	-15	-5	-10	-15
Участок резьбы	Угол опорной стороны (°)	-5	-5	-5	-5	-5	0
Испытание типа-1	Результаты испытаний (А, В, С) на способность к герметизации	X	X	X	X	X	X
Испытание типа-2	Эквивалентное напряжение при нарушении герметичности/напряжение текучести	-	-	-	-	-	-

1. Резьбовое соединение для стальных труб, включающее в себя
ниппель, снабженный участком с наружной резьбой, переднюю часть, продолжающуюся от участка с наружной резьбой к концу трубы, и упорный участок, расположенный на дальнем конце передней части, и
муфту, снабженную участком с внутренней резьбой, который взаимодействует с участком с наружной резьбой, внутреннюю периферийную поверхность, которая обращена к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, и упорный участок, который контактирует с упорным участком ниппеля,
при этом когда ниппель и муфта соединены друг с другом с помощью резьбового соединения и наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты находятся в контакте друг с другом на участке контакта металл с металлом, этот участок контакта выполняет функцию уплотнения,
а участок с резьбой имеет отрицательный угол опорной стороны, упорный участок имеет отрицательный угол для прикладывания крутящего момента, и отношение L/d₀ длины L передней части и наружного диаметра d₀ трубы составляет 0,08 или более.

2. Резьбовое соединение для стальных труб по п.1, отличающееся тем, что деформация ε участка уплотнения в направлении по окружности трубы, которая определяется как ε=δ/D·100(%), равняется 0,30% или превышает это значение, где D - диаметр уплотнения, который определяется как наружный диаметр ниппеля в точке уплотнения, которая является точкой на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, в которой наружная периферийная поверхность первоначально приходит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и δ - степень натяга, которая определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения муфтой, когда ниппель и муфта соединяются друг с другом посредством резьбового соединения.

3. Резьбовое соединение для стальных труб по п.1 или 2, отличающееся тем, что упорный угол для прикладывания крутящего момента упорного участка ниппеля и упорный угол для прикладывания крутящего момента упорного участка муфты меньше -15°.

Изобретение относится к резьбовым соединениям для труб. Наружная периферийная поверхность передней части ниппеля имеет выпуклую криволинейную форму.

Герметичное резьбовое соединение для обсадных труб // 2536730

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.

Резьбовое соединение для труб // 2522756

Настоящее изобретение предлагает трубное резьбовое соединение повышенной герметичности, прочности на сжатие и сопротивляемости фрикционной коррозии. В частности, внешняя периферическая поверхность (30) носка ниппеля образует выгнутую наружу кривую в осевом поперечном сечении ниппеля; данная выпуклая кривая представляет собой кривую N комбинированного радиуса R, состоящую из нескольких выгнутых наружу дуг различных радиусов кривизны (Rs), соединенных последовательно с образующей линией цилиндрической части рядом с элементом (5) с наружной резьбой, и изогнутую таким образом, что указанные радиусы кривизны (Rs) дуг увеличиваются по мере удаления от элемента (5) с наружной резьбой, и касательные к точкам соединения дуг совпадают с касательными к соответствующим соединяющимся дугам; и внутренняя периферическая поверхность муфтового элемента (1), обращенная к носку (30) ниппеля, представляет собой скошенную поверхность (20), которая взаимодействует с внешней периферической поверхностью (30) носка ниппеля при присоединении к ниппельному элементу (3).

Способ герметизации обсадных труб прокладкой с памятью // 2517344

Изобретение относится к способам герметизации резьбовых соединений обсадных труб, применяемых в нефтяной и газовой промышленности. Способ герметизации обсадных труб с прокладкой с памятью включает использование упругих и упругопластических деформаций элементов резьбовых соединений.

Способ герметизации стесненной прокладкой // 2513937

Изобретение относится к способам герметизации резьбовых соединений обсадных труб, применяемых в нефтяной и газовой промышленности. Техническим результатом является обеспечение герметичности резьбового соединения обсадных труб при любых нагрузках и в течение всего срока эксплуатации.

Уплотненное трубное соединение для применения в нефтяной промышленности и способ изготовления указанного соединения // 2503874

Группа изобретений относится к резьбовому соединению, которое включает первый и второй компоненты труб. Первый компонент включает охватываемый конец, предусматриваемый на его наружной периферической поверхности и содержащий резьбовую зону, уплотняющую поверхность, затем концевую поверхность, которая завершается опорной поверхностью, ориентированной радиально относительно оси вращения соединения.

Способ герметизации резьбовых соединений труб // 2498144

Изобретение относится к производству труб и может быть использовано для герметизации резьбовых соединений труб. В способе герметизации резьбовых соединений труб, включающем заполнение межрезьбового пространства герметизирующим материалом, перед нанесением герметизирующего покрытия проводят подготовку поверхности резьбового соединения путем пассивации металла.

Резьбовое соединение для соединения стальных труб // 2486396

Изобретение относится к резьбовым соединениям труб. .

Конструкция соединения трубопроводов // 2470211

Резьбовое соединение с уплотнением, выдерживающим повышенное давление // 2452888

Изобретение относится к резьбовым соединениям. .

Способ герметизации резьбовых соединений труб // 2543107

Изобретение относится к производству труб и может быть использовано для герметизации резьбовых соединений труб, в том числе используемых при строительстве нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, а также при формировании трубных колонн и трубопроводов. В способе герметизации резьбовых соединений труб, включающем подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом, перед нанесением герметизирующего материала на резьбовую поверхность изделия поверх пористого коррозионностойкого слоя наносят полимерное покрытие с добавлением гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера. Данное покрытие выполняет роль связующего слоя между металлической поверхностью изделия и герметизирующим материалом. В качестве герметизирующего материала используют композицию сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП) и графита с наполнителями в следующем составе, мас.ч.: сополимер ТФЭ с ГФП 80-99 графит 1-20 наполнители 0-15 Изобретение повышает надежность резьбовых соединений.

Резьбовое соединение для труб // 2562835

Изобретение относится к резьбовым соединениям для труб. В резьбовом соединении для труб покрытие, имеющее твердость по Виккерсу больше 310 единиц или равную этому значению, образовано на участке резьбы муфты и внутренней поверхности муфты, соответствующей участку уплотнения. Отношение натяга для уплотнения к диаметру (δ/D) участка уплотнения в окружном направлении трубы превышает значение 0,002 или равно этому значению, причем (D) является наружным диаметром ниппеля в точке уплотнения, расположенной на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, где наружная периферийная поверхность контактирует с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и (δ) является натягом, который определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения посредством обжатия муфты, когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом. Изобретение улучшает технологию предотвращения заедания между ниппелем и муфтой при соединении. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Трубное резьбовое соединение и образующая смазочное покрытие композиция для применения в нем // 2604526

Настоящее изобретение относится к композиции для формирования смазочного покрытия на трубном резьбовом соединении, содержащей: меламинцианурат; основную соль металла и ароматической органической кислоты; и один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из материала на основе сосновой смолы, воска, металлического мыла и порошкообразной смазки, в которой основная соль металла и ароматической органической кислоты представляет собой один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из основного сульфоната, основного салицилата, основного фенолята и основного карбоксилата: количество меламинцианурата составляет от 0.5 до 30% по массе в расчете на совокупное количество нелетучих компонентов композиции, количество основной соли металла и ароматической органической кислоты составляет от 20 до 75% по массе в расчете на совокупное количество нелетучих компонентов композиции, количество материала на основе сосновой смолы составляет от 5 до 30% по массе в расчете на совокупное количество нелетучих компонентов композиции, если в композиции присутствует материал на основе сосновой смолы, количество воска составляет от 2 до 25% по массе в расчете на совокупное количество нелетучих компонентов композиции, если в композиции присутствует воск, количество металлического мыла составляет от 2 до 30% по массе в расчете на совокупное количество нелетучих компонентов композиции, если в композиции присутствует металлическое мыло, количество порошкообразной смазки составляет от 0.5 до 20% по массе в расчете на совокупное количество нелетучих компонентов композиции, если в композиции присутствует порошкообразная смазка. Также настоящее изобретение относится к трубному соединению и к способу соединения многочисленных труб нефтепромыслового сортамента. Техническим результатом настоящего изобретения является формирование смазочного покрытия на резьбовом соединении с превосходной устойчивостью к фрикционной коррозии, без воздействия на окружающую среду. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 пр., 4 табл., 4 ил.

Противозадирное покрытие для резьбового соединения насосно-компрессорных и обсадных труб и способ его получения // 2626827

Изобретение относится к противозадирному покрытию для резьбового соединения насосно-компрессорных и обсадных труб и к способу его получения. Противозадирное покрытие выполнено из композиции, включающей следующие компоненты (в массовых процентах): органическое связующее 30%-60%, твердую смазку 30%-60%, ингибитор коррозии 6%-15%, выравнивающий агент 0,01%-0,1%, смачивающий агент 0,01%-0,1% и в дополнение смесь растворителей. Органическое связующее представляет собой жидкую полиамидимидную смолу с содержанием твердых веществ 38-42%. Твердая смазка представляет собой любое вещество из дисульфида молибдена и дисульфида вольфрама или сочетание дисульфида молибдена или дисульфида вольфрама с политетрафторэтиленом. Предпочтительно твердая смазка и ингибитор коррозии поверхностно-модифицированы силановым связующим агентом. Противозадирное покрытие получают путем напыления покрытия на поверхность резьбового соединения насосно-компрессорных и обсадных труб, обработанную фосфатом; тем самым избегают загрязнения окружающей среды порошком тяжелого металла, содержащимся в резьбовой смазке. Изобретение обеспечивает получение покрытий, обладающих хорошими противозадирными свойствами и антикоррозионными свойствами. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил, 16 пр.

Смазочная пленкообразующая композиция и резьбовое соединение для стальных труб // 2627704

Предложена смазочная пленкообразующая композиция, содержащая в своем составе: от 40 до 80 мас.% основного масла, состоящего из одного или более веществ, выбранных из сложного эфира пентаэритрита и жирной кислоты и сложного эфира триметилолпропана и жирной кислоты; от 5 до 20 мас.% затвердевающего вещества, состоящего из парафинового воска; и от 10 до 40 мас.% твердого смазочного вещества, состоящего из одного или более веществ, выбранных из соли щелочного металла и гидроксистеариновой кислоты; и соли щелочноземельного металла и гидроксистеариновой кислоты. Суммарное содержание основного масла, затвердевающего вещества и твердого смазочного вещества составляет 85 мас.% или более и 100 мас.% или менее, и смазочная пленкообразующая композиция не содержит тяжелые металлы. Также предложено резьбовое соединение для стальных труб, содержащее ниппель и муфту, где упомянутое резьбовое соединение обеспечено смазочной пленкой, которая образована из смазочной пленкообразующей композиции на поверхности пригоночной части, 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Резьбовое соединение для стальных труб // 2631589

Изобретение относится к резьбовому соединению для стальных труб. Резьбовое соединение (1) состоит из ниппельной части (13) и муфтовой части (12). Ниппельная часть (13) включает упорную поверхность (59), уплотняющую поверхность (56) и охватываемую резьбовую область (51). Муфтовая часть (12) включает упорную поверхность (24), уплотняющую поверхность (22) и охватывающую резьбовую область (21). Как охватываемая резьбовая область (51), так и охватывающая резьбовая область (21) представляют собой коническую резьбовую область, включающую витки (57, 31) резьбы с трапецеидальным профилем. Охватываемая резьбовая область (51) имеет ширину витков (57) резьбы, которая постепенно уменьшается вдоль винтовой линии резьбы, и ширину канавок (62), которая постепенно увеличивается вдоль винтовой линии резьбы. Охватывающая резьбовая область (21) имеет ширину канавок (42), которая постепенно уменьшается вдоль винтовой линии резьбы, и ширину витков (31) резьбы, которая постепенно увеличивается вдоль винтовой линии резьбы. За счет этого можно не допустить заедание во время сборки при одновременном сохранении высокой герметизирующей способности, а также обеспечить легкость изготовления. 4 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

Резьбовое соединение для стальных труб // 2631590

Изобретение относится к резьбовым соединениям для стальных труб. Опорные грани (15) в охватываемом резьбовом участке (11) ниппеля (10) и опорные грани (24) в охватывающем резьбовом участке (21) муфты (20) имеют угол θ наклона меньше 0 градусов. Охватывающий резьбовой участок (21) разделен на, по порядку от вблизи уплотнительной поверхности (26), секцию (21b) неполной резьбы и секцию (21а) полной резьбы. В охватывающем резьбовом участке (21) во всей области, включающей в себя две секции (21а, 21b) резьбы, впадины (23) совместно образуют одну суженную периферию. Секция (21b) неполной резьбы имеет длину, равную по меньшей мере трехкратному шагу резьбы, и имеет высоту резьбы ниже, чем высота резьбы секции (21а) полной резьбы. В собранном состоянии поверхности (17, 27) заплечиков находятся в контакте друг с другом, уплотнительные поверхности (16, 26) находятся в контакте друг с другом, и в секции (21b) неполной резьбы между впадинами (13) охватываемого резьбового участка (11) и вершинами (22) охватывающего резьбового участка (21) обеспечены зазоры. Вследствие этого сохраняется характеристика уплотнения от внешнего давления и улучшается характеристика уплотнения от внутреннего давления. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Резьбовое соединение для толстостенных трубных изделий нефтепромыслового сортамента // 2637783

Изобретение относится к резьбовому соединению для толстостенных трубных изделий нефтепромыслового сортамента, способному обеспечивать как герметичность, так и предотвращение задира в состоянии одновременного воздействия высокого внешнего давления и высокого сжимающего усилия. Поверхность ниппельной части (3), образующая уплотнительный участок (13), выполнена выпуклой, а поверхность муфты (1), образующая уплотнительный участок (11), выполнена конической. При этом у ниппельной части (3) толщина ts уплотнения ниппельной части принята равной 15 мм или менее, коэффициент ts/D формы (где D - внешний диаметр участка трубы без ниппельной части) принят равным 0,045 или более, и коэффициент L/t длины с полной резьбой (где L - длина ниппельной части с полной резьбой, t - толщина стенки участка трубы без ниппельной части) принят равным 4,0 или менее. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Резьбовое соединение для стальных труб // 2642922

Изобретение относится к резьбовым соединениям для стальных труб. Резьбовое соединение для стальных труб содержит муфту, которая является открывающим концом второй трубы, и ниппель в форме усеченного конуса, который является концом первой трубы и вставлен в муфту. Ниппель содержит участок наружной резьбы, которая является конической резьбой, и уплотняющий участок, который содержит коническую поверхность, а муфта содержит участок внутренней резьбы, которая является конической резьбой, и уплотняющий участок, который содержит коническую поверхность, и в состоянии перед свинчиванием ниппеля и муфты минимальный диаметр конической поверхности ниппеля меньше, чем максимальный диаметр конической поверхности муфты. Изобретение повышает надежность резьбового соединения. 21 з.п. ф-лы, 17 ил., 2 табл.

Резьбовое соединение для стальных труб // 2647169

Изобретение относится к резьбовому соединению, которое содержит твердое покрытие (30), образованное на поверхности его участка (11) с наружной резьбой, причем упомянутое твердое покрытие обладает текучестью во время нанесения и отверждается после нанесения. В свинченном состоянии зазоры предусмотрены между плоскими вершинами (12) участка (11) с наружной резьбой и плоскими впадинами участка с внутренней резьбой, которые обращены друг к другу. Вершины (12) участка (11) с наружной резьбой содержат винтовую канавку (40), предварительно образованную в них, причем упомянутая винтовая канавка имеет угол подъема, равный углу подъема резьб. Канавка (40) имеет максимальную глубину, равную по меньшей мере 30 мкм, причем упомянутая глубина составляет самое большее одну пятую часть высоты резьб. В данном резьбовом соединении, возникновение заедания и аномального момента свинчивания может быть предотвращено по время свинчивания без ухудшения прочностных характеристик резьбового соединения. 14 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 ил.