Способ герметизации резьбовых соединений труб

Авторы патента:

Колесниченко Василий Васильевич (RU)

F16L15/00 - Винтовые соединения (соединения обсадных труб, применяемые в глубоком бурении E21B 17/08; уплотнения, обеспечиваемые не за счет нарезки, см. в соответствующих группах, к которым отнесены уплотнения); формы винтовой резьбы для соединения труб

Владельцы патента RU 2612885:

Токарев Алексей Васильевич (RU)

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, нанесение полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП), перед нанесением на резьбовую поверхность полимерного покрытия наносят ингибитор коррозии, пленка которого не дает возникнуть подпленочным коррозионным процессам при последующих операциях. Изобретение за счет использования герметизирующего материала предлагаемого состава повышает качество герметизации и уплотнения резьбовых соединений и тем самым обеспечивает повышение надежности и стабильной работы покрытий резьбовых соединений труб. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Конструктивные и технологические зазоры в резьбовых соединениях обсадных труб под воздействием избыточного внутреннего или наружного давления приводят к нарушению герметичности соединений и проницаемости их для среды. Для снижения проницаемости применяют различные заполнители конструктивных и технологических зазоров. Заполнители одновременно выполняют функцию смазок, предупреждающих заедание трущихся поверхностей при свинчивании резьбовых соединений.

Известный способ герметизации резьбовых соединений - применение фторопластовых уплотнительных материалов в качестве понизителя трения (см. заявки на изобретения РФ №93010518 от 25.11.95 г. и №93041784 от 20.09.96 г.). В первом случае процедура уплотнения заключается в обинтовывании охватываемого элемента по резьбовой поверхности с обтяжкой витков по профилю резьбы. Во втором случае в качестве понизителя трения используют мелкодисперсный фторопластовый материал (на основе политетрафторэтилена).

Наиболее близким решением к предлагаемому способу можно считать способ герметизации резьбовых соединений труб по патенту РФ №2543107 от 27.02.2015. Способ включает подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение поверх пористого коррозионностойкого слоя полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП) в следующем составе, мас.ч.:

сополимер ТФЭ с ГФП	80-99
графит	1-20
наполнители	0-15

Данное покрытие выполняет роль связующего слоя между металлической поверхностью изделия и герметизирующим материалом.

За счет использования герметизирующего материала предлагаемого состава удалось упростить процедуру подготовки поверхности резьбового соединения и повысить качество герметизации за счет увеличения количество свинчиваний до 20 и более раз и уплотнения резьбовых соединений, что обеспечило снижение трудоемкости герметизации и монтажа.

Однако, как показали длительные испытания, покрытия по патенту РФ №2543107 склонны при низких температурах и высокой влажности к образованию подпленочной коррозии и самоотслаиванию, особенно в условиях хранения.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышения надежности и стабильной работы покрытий резьбовых соединений труб.

Для достижения заявленного результата в способе герметизации резьбовых соединений труб, включающем подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП), перед нанесением на резьбовую поверхность полимерного покрытия наносят ингибитор коррозии, пленка которого не дает возникнуть подпленочным коррозионным процессам при последующих операциях.

В качестве ингибитора коррозии могут быть использованы, в частности, 3%-ный водный раствор Н-М-1, АКВАКОР-5115 или Винилтриэтоксисилан.

За счет использования герметизирующего материала предлагаемого состава удалось повысить качество герметизации и уплотнения резьбовых соединений, что обеспечило повышение надежности и стабильной работы покрытий резьбовых соединений труб.

Способ осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).

Поверхность деталей перед напылением обезжиривают в растворе кальцинированной соды или других растворах щелочного обезжиривания типа КМ-1, КМ-2.

После химического обезжиривания проводят подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого коррозионностойкого слоя на поверхности изделия. Подготовка осуществляют стандартными способами, например фосфатированием поверхности, термодиффузионным цинкованием, химическим оксидированием и т.д.

Затем на поверхность наносят ингибитор коррозии, в частности Н-М-1, или АКВАКОР-5115, или Винилтриэтоксисилан, для недопущения возникновения коррозионного подпленочного процесса.

После чего на поверхность наносят распылением полимерный грунт с добавкой гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера. Такой грунт образует за счет хемосорбционного взаимодействия прочную адгезионную связь между пористым коррозионностойким и ингибированным слоем металла и последующим герметизирующим слоем покрытия материала. После нанесения полимерного грунта с ингибитором производят напыление герметизирующего материала, в частности следующего состава:

сополимер ТФЭ с ГФП	85%
графит	8%
наполнители	7%

Предлагаемая композиция и герметизирующее покрытие могут быть получены следующим образом.

В просеянный на сито 025 (размер ячеек 250×250 мкм) порошок сополимера ТФЭ-ГФП вводят наполнитель (графит или др.) и тщательно перемешивают на смесителе типа Хеншель с числом оборотов 2000-3000 об/мин.

Сополимер ТФЭ-ГФП и наполнители (графит, нитрид бора, тальк) выпускаются в промышленном масштабе.

Приготовленную композицию загружают в бункер установки напыления в электростатическом поле типа УЭНП или любого другого типа, в которой обеспечивается зарядка порошка композиции и его транспортировка в электростатическом поле высокого напряжения (Uраб.=15-100 кВ, Iраб.=50-100 мКа). Заряженные частицы композиции осаждаются на заземленной детали (внутренней поверхности резьбового соединения) плотным слоем, после чего деталь помещают в электропечь, где при 320-380°С происходит оплавление порошковой композиции с образованием блестящего покрытия (черного или белого цвета, в зависимости от применяемого наполнителя), прочно соединенного с пористым слоем металла, грунтом и герметизирующим покрытием, что обеспечивает надежность герметизации соединения.

Таким образом, в полевых условиях не нужно производить никаких дополнительных операций по герметизации, так как они уже были сделаны в производственных условиях на автоматизированном оборудовании. Трубы можно собирать в полевых условиях, при любых температурных режимах.

При свинчивании резьбовых соединений труб герметизирующее покрытие сохраняется и может быть использовано многократно - более 30 раз.

Предлагаемый способ существенно повышает качество герметизации и упрощает операции по его осуществлению,

1. Способ герметизации резьбовых соединений труб, включающий подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена(ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП), отличающийся тем, что перед нанесением полимерного покрытия на резьбовую поверхность изделия поверх пористого коррозионностойкого слоя наносят ингибитор коррозии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют 3%-ный водный раствор Н-М-1.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют АКВАКОР-5115.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют Винилтриэтоксисилан.

Настоящее изобретение относится к смазке для герметизации резьбовых соединений, содержащей фторсополимер, графит, ингибитор коррозии, дополнена упруго-эластичным акриловым сополимером и растворителем при следующем составе компонентов в %: Упруго-эластичный акриловый сополимер 10-18; Фторсополимер 25-40; Графит 4-6; Ингибитор коррозии 0,5-5,0; Растворитель 49-58.

Резьбовое соединение с низким моментом свинчивания // 2606008

Группа изобретений относится к области бурения и разработки нефтяных и газовых месторождений. Технический результат – точное определение оптимальной величины момента завинчивания соединения.

Резьбовое трубное соединение // 2604461

Изобретение относится к высокогерметичным резьбовым соединениям труб, содержащим узел уплотнения «металл-металл». Резьбовое соединение для стальных труб состоит из трубного (ниппель) и муфтового элементов, на которых расположены участки с внешней и внутренней коническими резьбами, при этом ниппель заканчивается носиком осесимметричной формы, часть наружной поверхности которого является уплотняющей поверхностью, которая при сборке соединения взаимодействует с ответной уплотняющей поверхностью муфты.

Комплект для осуществления резьбового соединения, применяемого при бурении и разработке углеводородных скважин, и получаемое с его помощью резьбовое сединение // 2596707

Изобретения относится к комплекту для осуществления резьбового соединения. Резьбовое соединение содержит первый и второй цилиндрические элементы с осью вращения.

Резьбовое устройство, резьбовое соединение и компонент бурильной колонны для ударного бурения горной породы // 2593403

Группа изобретений относится к компоненту бурильной колонны для ударного бурения и к его резьбовому соединению. Технический результат - повышенная стойкость резьбового соединения к усталостным напряжениям.

Резьбовое соединение и способ его уплотнения // 2564176

Изобретение относится к резьбовым соединениям. Резьбовое соединение содержит фланец, гайку и гибкий уплотнительный элемент, имеющие на внутренних поверхностях резьбу, форма которой является взаимодополняющей по отношению к резьбе на наружной поверхности штока.

Резьбовое соединение и способ его получения // 2561253

Группа изобретений относится к резьбовому соединению. Охватывающий компонент для трубчатой рабочей колонны для выработки углеводородов, подвергаемой динамическому изгибающему напряжению, содержит коническую охватывающую резьбу для взаимодействия с охватываемой резьбой для образования жесткого взаимного соединения трубчатых элементов.

Трубное резьбовое соединение с клиновидной резьбой и твердосмазочным покрытием и способ его изготовления // 2554672

Группа изобретений относится к трубному резьбовому соединению. Резьбовое соединение содержит ниппель с наружной клиновидной резьбой и муфту с соответствующей внутренней клиновидной резьбой, на одну из которых или обе прикреплено постоянным образом твердосмазочное покрытие, которое содержит первый равномерный слой сухого антикоррозийного покрытия из эпоксидной смолы с частицами цинка и второй равномерный слой сухого смазочного материала, покрывающего первый равномерный слой.

Разъемное соединение длинномерной гибкой трубы // 2550992

Изобретение относится к разъемным соединениям трубных и штанговых длинномеров, а именно для соединения длинномерных гибких труб (колтюбинга), длинномерной гибкой штанги, а также для бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб и разборных трубопроводов.

Трубное соединение с клиновидной резьбой с поверхностным покрытием // 2534255

Группа изобретений относится к резьбовым соединениям. Резьбовое соединение для труб содержит ниппель и муфту, причем ниппель имеет наружную резьбу, соответствующую внутренней резьбе муфты, внутренняя и наружная резьбы имеют форму профиля типа «ласточкин хвост» с закладными и опорными сторонами, а также плоскими впадинами и вершинами, в котором ширина нитей внутренней резьбы увеличивается в одном направлении на муфте, а ширина нитей наружной резьбы увеличивается в противоположном направлении на ниппеле.

Трубный элемент для бурения и разработки углеводородных скважин и образуемое им резьбовое соединение // 2613212

Изобретение относится к области бурения и разработки углеводородных скважин, а именно к резьбовому соединению трубного элемента. Технический результат – уменьшение рисков утечки из внутренней части труб во внешнюю. Узел для осуществления резьбового соединения содержит первый и второй трубные элементы с осью вращения, каждый из которых оснащен соответственно охватываемым и охватывающим концом. По меньшей мере один из охватываемого и охватывающего концов оканчивается оконечной поверхностью, содержащей первую поверхность упора, способную входить в сжимающий контакт, когда соединение находится в свинченном состоянии, со второй поверхностью упора, предусмотренной на опорной стенке, выполненной на другом конце. При этом по меньшей мере одну из первой и второй поверхностей упора пересекает паз, образуя таким образом зону внешнего упора и зону внутреннего упора. При этом в свинченном состоянии зоны внешнего и внутреннего упора не находятся в одной плоскости, в результате чего давление контакта Pint(a) в зоне внутреннего упора вблизи паза больше либо равно минимальному значению давления контакта Pext (min), действующего в зоне внешнего упора. 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Соединительная конструкция между телом трубы и замком бурильной трубы из алюминиевого сплава // 2615561

Изобретение относится к соединительной конструкции между телом и замком бурильной трубы из алюминиевого сплава. Соединительная конструкция содержит первый элемент замка, расположенный на конце тела трубы из алюминиевого сплава, и второй элемент замка, причем первый элемент замка характеризуется наличием участка с внешним конусом, участка с внешней резьбой и первой торцевой поверхности уплотнения, которые последовательно расположены от внутренней части трубы к наружной, причем конусность участка с внешним конусом меньше конусности участка с внешней резьбой; причем второй элемент замка имеет цилиндрическую форму и характеризуется наличием участка с внутренним конусом, сопрягаемым с участком с внешним конусом, участка с внутренней резьбой, сопрягаемого с участком с внешней резьбой, второй торцевой поверхности уплотнения, заплечика под элеватор и переходного участка в форме вогнутой дуги между участком с внутренним конусом и участком с внутренней резьбой. Когда первый элемент замка соединяют со вторым элементом замка, участок с внутренним конусом пластически деформируется для расширения, а переходной участок в форме вогнутой дуги деформируется для удлинения, таким образом компенсируя пластическую деформацию участка с внутренним конусом. Соединительная конструкция между телом трубы из алюминиевого сплава колонны бурильных труб и замком обеспечивает сборку тела трубы из алюминиевого сплава колонны из буровых труб и замка при комнатной температуре, увеличение момента отвинчивания, двойную герметизацию, а также достижение требуемых герметизирующих свойств и прочности соединения между телом трубы и замком. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Двухупорное резьбовое соединение буровых труб // 2616950

Изобретение относится к буровым трубам, т.е. к обсадным, бурильным и насосно-компрессорным трубам, применяемым в геологоразведочном и глубоком бурении. Технический результат - обеспечения прочности и герметичности двухупорного резьбового соединения буровых труб. Двухупорное резьбовое соединение буровых труб состоит из ниппеля и муфты, имеющее наружный и внутренний упорные стыки. В зависимости от параметров резьбового соединения и соотношения сил, необходимых для создания заданных напряжений в опасном сечении ниппеля и во внутреннем упорном стыке, зазор в упорном стыке, при свинченном, но незатянутом соединении, определяется следующей зависимостью:δ=(1-Qвус/Qосн)Δlн+Δlм, где:Qвус и Qосн - силы, необходимые для создания заданных напряжений соответственно во внутреннем упорном стыке и опасном сечении ниппеля;Δlн и Δlм - удлинение и укорочение резьбового участка соответственно ниппеля и муфты при затяжке соединения. 1 табл.

Уплотнение в виде центрального выступа для трубного соединения // 2628356

Группа изобретений относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к трубным соединениям. Технический результат – эффективное уплотнение и предотвращение возникновения проблем в области высоких нагрузок деформируемого центрального выступа в соединениях трубных элементов. Система уплотнения металл-металл, соединяющая первый и второй трубные элементы, содержит первую конфигурацию уплотнения, расположенную на первом трубном элементе, и вторую конфигурацию уплотнения, расположенную на втором трубном элементе. Первая конфигурация уплотнения содержит первую кольцевую выемку и первый кольцевой зубец, а вторая конфигурация уплотнения содержит вторую кольцевую выемку и второй кольцевой зубец. Второй кольцевой зубец расположен в пределах первой кольцевой выемки, причем поверхность второго кольцевого зубца взаимодействует с примыкающей первой кольцевой поверхностью выступа таким образом, чтобы определять первый выступ. Первый кольцевой зубец расположен в пределах второй кольцевой выемки, причем поверхность первого кольцевого зубца взаимодействует с примыкающей второй кольцевой поверхностью выступа таким образом, чтобы определять второй выступ. Участки первого уплотняющего контакта поверхностей элементов расположены на расстоянии в осевом направлении от первого и второго выступов. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

Резьбовое соединение обсадных труб // 2639343

Изобретение относится к области нефте- и газодобычи, к муфтовым резьбовым соединениям обсадных труб, и может быть использовано для соединения элементов колонн обсадных труб. Технический результат - выдерживание соединением стопроцентной нагрузки на сжатие и растяжение, газогерметичность при указанных нагрузках, стойкость к высокому крутящему моменту и улучшение характеристик свинчиваемости. Соединение содержит охватываемый и охватывающий элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные резьбы с конусностью 1:16 и контактирующие между собой радиальные уплотнительные и упорные торцевые поверхности, выполненные под углом 9-11° к нормали осевой линии резьбы. Угол наклона закладной грани профиля витка резьб составляет 14-16° к нормали осевой линии резьбы, угол наклона опорной грани составляет от -4 до -6°, вершины и впадины профиля витка резьб параллельны осевой линии резьбы. Радиальные уплотнительные поверхности на охватываемом и охватывающем элементах выполнены в виде вогнутой и выпуклой сферических поверхностей, соответственно. Радиус сферы уплотнительной поверхности охватываемого элемента больше, чем радиус сферы уплотнительной поверхности охватывающего элемента. Радиальные уплотнительные поверхности и упорные торцевые поверхности на охватываемом и охватывающем элементах разделены участком цилиндрических поверхностей, переход от которых к упорным торцевым поверхностям на охватываемом и охватывающем элементах выполнен в виде поверхности, состоящей из двух сферических поверхностей различных радиусов. 4 ил., 1 табл.

Композиция для временного герметизирующего устройства, используемого при проведении огневых работ на газопроводе малого диаметра // 2641820

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для временного перекрытия сечения газопровода при производстве ремонтно-восстановительных работ с помощью герметизирующих пробок, а именно к композициям для изготовления пробок. Описана композиция для временного герметизирующего устройства, используемого при проведении огневых работ на газопроводе малого диаметра, содержащая битум, канифоль, нефтяное масло и наполнитель, при этом в качестве наполнителя используют порообразователь-порофор с температурой разложения не более 100°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 10-80, порообразователь-порофор 5-80, канифоль 0,5-14,5, нефтяное масло 0,5-9,5. Технический результат: получена композиция, обеспечивающая получение герметизирующей пробки, которая выдерживает перепад давления газа не менее 1 бар при сравнительно небольших размерах. 2 табл., 6 пр.