Надгерметичне трубне нарізне з’єднання, яке містить щонайменше один нарізний елемент з кінцевою кромкою

Номер патенту: 77473

Опубліковано: 15.12.2006

Автори: Дютійєль П'єр, Руссі Габріель, Верже Ерік

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Надгерметичне трубне нарізне з'єднання (100, 300, 400), яке містить охоплюваний нарізний елемент (1) на кінці першого трубного компонента (101) та охоплюючий нарізний елемент (2) на кінці другого трубного компонента (102, 202), при цьому охоплюваний нарізний елемент містить охоплювану різь (3), щонайменше одну охоплювану ущільнювальну опорну поверхню (5, 15) на своїй зовнішній периферичній поверхні і щонайменше одну охоплювану поверхню осьового упора (7, 17), при цьому охоплюючий нарізний елемент (2) відповідно містить охоплюючу різь (4), щонайменше одну охоплюючу ущільнювальну опорну поверхню (6, 16) на своїй внутрішній периферичній поверхні та щонайменше одну охоплюючу поверхню осьового упора (8, 18), при цьому охоплювану різь загвинчують в охоплюючу різь до моменту, коли щонайменше охоплювана поверхня осьового упора (7, 17) відповідним зусиллям упора взаємодіє з відповідною охоплюючою поверхнею осьового упора (8, 18), при цьому кожна охоплювана ущільнювальна опорна поверхня (5, 15) взаємодіє у радіальному напрямку з відповідною охоплюючою ущільнювальною опорною поверхнею (6, 16), при цьому щонайменше один нарізний елемент містить серед відповідаючих зусиллю упора упорної поверхні або упорних поверхонь так звану "дистальну поверхню осьового упора" (7, 18), виконану на передній поверхні вільного кінця нарізного елемента, при цьому дистальна поверхня осьового упора на нарізному елементі (7, 18) відділена від різі (3, 4) кромкою (11, 12), при цьому ущільнювальна опорна поверхня, яку називають "ущільнювальною опорною поверхнею на кромці" (5, 16) знаходиться на кромці (11, 12) на заданій відстані від кінця різі, яке відрізняється тим, що між дистальною поверхнею осьового упора (7, 17) та ущільнювальною опорною поверхнею на кромці (5, 16) кромка містить частину, яку називають "апендиксом" (13, 14), яка містить дві периферичні поверхні для підвищення радіальної жорсткості кромки та зниження осьової жорсткості у порівнянні з аналогічним трубним нарізним з'єднанням без апендикса.

2. З'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що дистальна поверхня осьового упора на кінці апендикса розташована на кромці таким чином, щоб під час загвинчування першою входити в контакт з поверхнею осьового упора сполученого нарізного елемента.

3. З'єднання за п. 1 або п. 2, яке відрізняється тим, що периферична поверхня апендикса, що розташована з боку ущільнювальної опорної поверхні на кромці (19), характеризується відсутністю контакту затягування зі сполученим нарізним елементом.

4. З'єднання за одним з пп. 1-3, яке відрізняється тим, що периферична поверхня апендикса, розташована з боку ущільнювальної опорної поверхні на кромці (19), є по суті циліндричною поверхнею.

5. З'єднання за будь-яким з пп. 1-4, яке відрізняється тим, що дистальна поверхня осьового упора на кінці апендикса є поверхнею, виконаною між двома периферичними поверхнями апендикса.

6. З'єднання за будь-яким з пп. 1-5, яке відрізняється тим, що дистальна поверхня осьового упора на кінці апендикса є одиночною поверхнею.

7. З'єднання за будь-яким з пп. 1-6, яке відрізняється тим, що дистальна поверхня осьового упора на кінці апендикса є плоскою поверхнею, перпендикулярною до осі нарізного з'єднання.

8. З'єднання за будь-яким з пп. 1-6, яке відрізняється тим, що дистальна поверхня осьового упора на кінці апендикса є конічною, коаксіальною з нарізним з'єднанням і має напівкут біля вершини, що знаходиться в межах від 70 до 90°, сприяючи контакту ущільнювальної опорної поверхні на кромці і відповідної ущільнювальної опорної поверхні.

9. З'єднання за будь-яким з пп. 1-8, яке відрізняється тим, що апендикс має осьову довжину (lа), що знаходиться в межах від 8 % до 75 % загальної осьової довжини кромки (lt) і переважно від 20 до 60 % загальної осьової довжини кромки.

10. З'єднання за будь-яким з пп. 1-9, яке відрізняється тим, що апендикс має осьову довжину (lа) і дистальна поверхня осьового упора має таку радіальну товщину (еb), щоб відношення осьової довжини апендикса до радіальної товщини дистальної поверхні осьового упора було менше або дорівнювало 3.

11. З'єднання за будь-яким з пп. 1-10, яке відрізняється тим, що осьова довжина апендикса (la) вибрана таким чином, щоб ущільнювальна опорна поверхня на кромці (5) була розташована з боку нарізного елемента (1), на якому вона виконана, по відношенню до прямої (D1), яка проходить через вершину першої нитки різі (3) і є дотичною до вільного кінця нарізного елемента (1), що дозволяє оберігати ущільнювальну опорну поверхню (5) від пошкоджень під час маніпуляцій з нарізними елементами.

12. З'єднання за будь-яким з пп. 1-11, яке відрізняється тим, що кожна ущільнювальна опорна поверхня на кромці (5, 16) є поверхнею, вибраною з групи, в яку входять конічні, тороїдальні або складні поверхні, причому останні містять поєднання конічних поверхонь, циліндричних поверхонь та тороїдальних поверхонь.

13. З'єднання за п. 11, яке відрізняється тим, що одна або щонайменше одна ущільнювальна опорна поверхня на кромці (5) є складною поверхнею, яка містить дві ділянки поверхні, дотичні відносно одна одної, зокрема конічну ділянку (33), розташовану з боку дистальної поверхні осьового упора (7), і тороїдальну ділянку (31) з радіусом (R1), що перевищує 20 мм, розташовану з боку різі (3), і відповідна ущільнювальна опорна поверхня (6) на іншому нарізному елементі є конічною поверхнею з конусністю, по суті ідентичною конусності конічної ділянки (33) ущільнювальної опорної поверхні на кромці, і з осьовою шириною, яка відповідає загальній осьовій ширині (ls) ущільнювальної опорної поверхні на кромці.

14. З'єднання за одним з пп. 12 або 13, яке відрізняється тим, що кожна ущільнювальна опорна поверхня на кромці (5, 16) має середній нахил, який щонайменше дорівнює 10°, щодо осі трубного нарізного з'єднання.

15. З'єднання за будь-яким з пп. 12-14, яке відрізняється тим, що кожна ущільнювальна опорна поверхня на кромці має осьову ширину (ls), яка менше 10 мм, переважно менше або дорівнює 5 мм.

16. З'єднання за будь-яким з пп. 1-15, яке відрізняється тим, що периферична поверхня (35) кромки, розташована між ущільнювальною опорною поверхнею на кромці (5) і різзю (3), містить дві по суті циліндричні поверхні зі злегка відмінними діаметрами, при цьому по суті циліндрична поверхня меншого діаметра (39) сполучена з основою різі, а в основному циліндрична поверхня більшого діаметра (37) сполучена з ущільнювальною опорною поверхнею на кромці (5).

17. З'єднання (100) за будь-яким з пп. 1-16, яке відрізняється тим, що тільки один нарізний елемент (1) містить кромку (11) з ущільнювальною опорною поверхнею на кромці (5), апендикс (13) і дистальну поверхню осьового упора (7), а в іншому нарізному елементі (2) ці засоби відсутні.

18. З'єднання (100) за п. 17, яке відрізняється тим, що у другому нарізному елементі (2) відсутні як дистальна поверхня осьового упора, так і ущільнювальна опорна поверхня на кромці.

19. З'єднання (300) за п. 17, яке відрізняється тим, що друге трубне нарізне з'єднання містить дистальну поверхню осьового упора (18), але ущільнювальна опорна поверхня на кромці відсутня.

20. З'єднання за будь-яким з пп. 1-18, яке відрізняється тим, що кожний з двох нарізних елементів (1,2) трубного нарізного з'єднання містить кромку (11, 12) з ущільнювальною опорною поверхнею на кромці (5, 16), апендикс (13, 14) і дистальну поверхню осьового упора (7, 18).

Текст

1. Надгерметичне трубне нарізне з'єднання (100, 300, 400), яке містить охоплюваний нарізний елемент (1) на кінці першого трубного компонента (101) та охоплюючий нарізний елемент (2) на кінці другого трубного компонента (102, 202), при цьому охоплюваний нарізний елемент містить охоплювану різь (3), щонайменше одну охоплювану ущільнювальну опорну поверхню (5, 15) на своїй зовнішній периферичній поверхні і щонайменше одну охоплювану поверхню осьового упора (7, 17), при цьому охоплюючий нарізний елемент (2) відповідно містить охоплюючу різь (4), щонайменше одну охоплюючу ущільнювальну опорну поверхню (6, 16) на своїй внутрішній периферичній поверхні та щонайменше одну охоплюючу поверхню осьового упора (8, 18), при цьому охоплювану різь загвинчують в охоплюючу різь до моменту, коли щонайменше охоплювана поверхня осьового упора (7, 17) відповідним зусиллям упора взаємодіє з відповідною охоплюючою поверхнею осьового упора (8, 18), при цьому кожна охоплювана ущільнювальна опорна поверхня (5, 15) взаємодіє у радіальному напрямку з відповідною охоплюючою ущільнювальною опорною поверхнею (6, 16), при цьому щонайменше один нарізний елемент містить серед відповідаючих зусиллю упора упорної поверхні або 2 (19) 1 3 77473 4 зним з'єднанням і має напівкут біля вершини, що ної ділянки (33) ущільнювальної опорної поверхні знаходиться в межах від 70 до 90°, сприяючи конна кромці, і з осьовою шириною, яка відповідає такту ущільнювальної опорної поверхні на кромці і загальній осьовій ширині (ls) ущільнювальної оповідповідної ущільнювальної опорної поверхні. рної поверхні на кромці. 9. З'єднання за будь-яким з пп. 1-8, яке відрізня14. З'єднання за одним з пп. 12 або 13, яке відрізється тим, що апендикс має осьову довжину (lа), няється тим, що кожна ущільнювальна опорна що знаходиться в межах від 8 % до 75 % загальної поверхня на кромці (5, 16) має середній нахил, осьової довжини кромки (lt) і переважно від 20 до який щонайменше дорівнює 10°, щодо осі трубного 60 % загальної осьової довжини кромки. нарізного з'єднання. 10. З'єднання за будь-яким з пп. 1-9, яке відрізня15. З'єднання за будь-яким з пп. 12-14, яке відрізється тим, що апендикс має осьову довжину (lа) і няється тим, що кожна ущільнювальна опорна дистальна поверхня осьового упора має таку радіповерхня на кромці має осьову ширину (ls), яка альну товщину (еb), щоб відношення осьової довменше 10мм, переважно менше або дорівнює жини апендикса до радіальної товщини дистальної 5мм. 16. З'єднання за будь-яким з пп. 1-15, яке відрізповерхні осьового упора було менше або дорівнюняється тим, що периферична поверхня (35) кровало 3. 11. З'єднання за будь-яким з пп. 1-10, яке відрізмки, розташована між ущільнювальною опорною няється тим, що осьова довжина апендикса (la) поверхнею на кромці (5) і різзю (3), містить дві по вибрана таким чином, щоб ущільнювальна опорна суті циліндричні поверхні зі злегка відмінними діаповерхня на кромці (5) була розташована з боку метрами, при цьому по суті циліндрична поверхня нарізного елемента (1), на якому вона виконана, меншого діаметра (39) сполучена з основою різі, а по відношенню до прямої (D1), яка проходить чев основному циліндрична поверхня більшого діарез вершину першої нитки різі (3) і є дотичною до метра (37) сполучена з ущільнювальною опорною вільного кінця нарізного елемента (1), що дозвоповерхнею на кромці (5). ляє оберігати ущільнювальну опорну поверхню (5) 17. З'єднання (100) за будь-яким з пп. 1-16, яке відрізняється тим, що тільки один нарізний елевід пошкоджень під час маніпуляцій з нарізними елементами. мент (1) містить кромку (11) з ущільнювальною 12. З'єднання за будь-яким з пп. 1-11, яке відрізопорною поверхнею на кромці (5), апендикс (13) і няється тим, що кожна ущільнювальна опорна дистальну поверхню осьового упора (7), а в іншоповерхня на кромці (5, 16) є поверхнею, вибраною му нарізному елементі (2) ці засоби відсутні. 18. З'єднання (100) за п. 17, яке відрізняється з групи, в яку входять конічні, тороїдальні або складні поверхні, причому останні містять поєдтим, що у другому нарізному елементі (2) відсутні нання конічних поверхонь, циліндричних поверяк дистальна поверхня осьового упора, так і ущіхонь та тороїдальних поверхонь. льнювальна опорна поверхня на кромці. 13. З'єднання за п. 11, яке відрізняється тим, що 19. З'єднання (300) за п. 17, яке відрізняється одна або щонайменше одна ущільнювальна опортим, що друге трубне нарізне з'єднання містить на поверхня на кромці (5) є складною поверхнею, дистальну поверхню осьового упора (18), але ущіяка містить дві ділянки поверхні, дотичні відносно льнювальна опорна поверхня на кромці відсутня. 20. З'єднання за будь-яким з пп. 1-18, яке відрізодна одної, зокрема конічну ділянку (33), розташоняється тим, що кожний з двох нарізних елементів вану з боку дистальної поверхні осьового упора (7), і тороїдальну ділянку (31) з радіусом (R1), що (1,2) трубного нарізного з'єднання містить кромку перевищує 20 мм, розташовану з боку різі (3), і (11, 12) з ущільнювальною опорною поверхнею на відповідна ущільнювальна опорна поверхня (6) на кромці (5, 16), апендикс (13, 14) і дистальну поверіншому нарізному елементі є конічною поверхнею хню осьового упора (7, 18). з конусністю, по суті ідентичною конусності коніч Даний винахід стосується трубних нарізних з'єднань, які називають надгерметичними (або "преміум"), які містять щонайменше один набір з ущільнювальних поверхонь "метал-метал" і з упорів загвинчування на охоплюваних та охоплюючих нарізних елементах, які утворюють нарізне з'єднання, при цьому нарізні елементи виконані на кінці трубного компонента типу труби великої довжини або короткого компонента (муфти). Відомо багато типів трубних нарізних з'єднань, що використовуються зокрема для виконання колон обсадних або експлуатаційних труб або колон бурових штанг для нафтовидобувних свердловин або аналогічних свердловин, таких, наприклад як геотермальні свердловини. Відомі також трубні нарізні з'єднання на наф товидобувних колонах, які називають «райзерами» і які призначені для з'єднання свердловин на морському дні з нафтовидобувними морськими платформами, які називають «шельфовими». Такі трубні нарізні з'єднання зазнають впливу будь-яких різних напружень (осьові розтягнення або стиснення, внутрішній або зовнішній тиск рідкого середовища, вигин, крутіння), які можуть діяти комбіновано (наприклад, осьове розтягнення + внутрішній тиск) і інтенсивність яких може постійно змінюватися. Надгерметичні трубні нарізні з'єднання повинні не тільки бути міцними на розрив, але і залишатися герметичними, зокрема по відношенню до газів, незважаючи на вплив напружень, в тому числі комбінованих, і на складні умови застосування у 5 77473 6 свердловині. тиск залежить від відносного позиціонування елеХарактер напружень може змінюватися під час ментів в кінці загвинчування і від впливу напруспуску труб у свердловину або під час експлуатації жень під час роботи. свердловини, так, наприклад, напруження розтягОсобливо важко одержати трубне нарізне нення можуть миттєво перейти у напруження стиз'єднання, яке може так само, як і труба, протистоснення. яти різним напруженням під час роботи і залишаНарізні з'єднання повинні багаторазово загвитися газонепроникним під дією цих напружень, нчуватися та розгвинчуватися, не втрачаючи при оскільки стан напруження після загвинчування цьому своїх робочих характеристик, зокрема позмінюється під дією зовнішніх робочих напружень, винні протистояти заїданню. наприклад, осьового розтягнення або стиснення, Після розгвинчування трубні компоненти повигину, внутрішнього або зовнішнього тиску. винні повторно використовуватися в інших коРобилися спроби одержати надгерметичне лонах. трубне нарізне з'єднання з осьовим упором на [У патентах FR 1489013 та ЕР 488912] описані вільному кінці кромки щонайменше одного нарізприклади таких надгерметичних трубних нарізних ного елемента, яке може максимально протистояз'єднань, зокрема, для так званого муфтового ти витокам, коли нарізне з'єднання зазнає підвиз'єднання двох труб великої довжини за допомощеного внутрішнього або зовнішнього тиску, і яке гою нарізної муфти. зберігає цю здатність протистояти витокам, коли [У патентах US 5 687 999 та US 4 494 777] нарізне з'єднання зазнає впливу підвищеного зуописані інші приклади так званого інтегрального силля розтягнення, яке намагається роз'єднати в надгерметичного трубного нарізного з'єднання осьовому напрямку відповідні поверхні упорів і прямо двох труб великої довжини. особливо опорних поверхонь. Трубні нарізні з'єднання згідно [з патентами FR Зусилля розтягнення може бути спричинене 1489013, ЕР 488912 та US 4494777] містять пенапруженнями осьового розтягнення або вигину. редню поверхню осьового упора на вільному кінці Під термінами "зусилля розтягнення" або "наванщонайменше одного з нарізних елементів, як пратаження розтягнення" у нижченаведеному тексті вило, охоплюваного елемента, і ущільнювальну даного документа мається на увазі комплекс зовопорну поверхню, виконану на периферичній понішніх напружень, які піддають усе або частину верхні нарізного елемента і безпосередньо суміжнарізного з'єднання впливу таких зусиль або навану з передньою поверхнею того самого нарізного нтажень. елемента. Таке нарізне з'єднання може бути охарактериЧастину нарізного елемента між першим витзоване повним контактним тиском між ущільнюваком різі та передньою поверхнею осьового упора льними опорними поверхнями на їх ширину (або на вільному кінці звичайно називають кромкою. комплексним контактним тиском) в залежності від У багатьох надгерметичних нарізних з'єднаннавантаження розтягнення, вираженого у % наванях і, зокрема, в з'єднаннях, описаних у трьох нтаження, відповідного межі пружності труб коостанніх згаданих патентах, охоплювана ущільнюлони. вальна опорна поверхня розташована на кінці Була поставлена задача зведення до мінімуму охоплюваної кромки, яка може бути більш або небезпеки заїдання при загвинчуванні трубного менш довгою у різних нарізних з'єднаннях. нарізного з'єднання. Коли надгерметичне трубне нарізне з'єднання Крім того, задачею даного винаходу є також загвинчують у положенні складання, осьові упори можливість його застосування для нарізного з'єдзнаходяться під дією контактного тиску і реагують нання, яке містить щонайменше два осьових уповідповідним зусиллям, яке дорівнює заданому мори, з яких один упор є зовнішнім і один упор - внументу загвинчування Тm. трішнім. Відповідні охоплювані та охоплюючі опорні Крім того, задачею даного винаходу є забезущільнювальні поверхні містять в цьому випадку печення можливості легкого загвинчування безпоповерхню радіальної взаємодії, що утворює контасередньо на робочому місці. ктний тиск, і бокові поверхні ниток різі, які називаКрім того, необхідно, щоб теоретичні характеють "несучими", що знаходяться на нитці з боку, ристики герметичності нарізного з'єднання не могпротилежного вільному кінцю нарізного елемента, ли істотно знижуватися у складних умовах застознаходяться під впливом контактного тиску, підсування на робочому місці. даючи таким чином кромку впливу осьового стисНарізне з'єднання відповідно до даного винанення. ходу передусім містить охоплюваний нарізний Взаємодіючі ущільнювальні опорні поверхні елемент, виконаний на кінці першого трубного можуть створювати проблеми заїдання під час компонента, і охоплюючий нарізний елемент - на загвинчування у разі невідповідності їх геометричкінці другого трубного компонента. ної форми. Вони можуть бути також причиною виОхоплюваний нарізний елемент містить охоптоків під час роботи, якщо контактний тиск і, зоклювану різь, щонайменше одну охоплювану ущірема, комплексний контактний тиск на активну льнювальну опорну поверхню на своїй зовнішній ширину опорних ущільнювальних поверхонь є непериферичній поверхні і щонайменше одну охопдостатнім. лювану поверхню осьового упора. Для усунення можливості витоку необхідно, Охоплюючий нарізний елемент відповідно місщоб комплексний контактний тиск завжди перевитить охоплюючу різь, щонайменше одну охоплюющував деяке значення, виражене у Н/мм; для дачу ущільнювальну опорну поверхню на своїй внутної геометричної форми комплексний контактний рішній периферичній поверхні і щонайменше одну 7 77473 8 охоплюючу поверхню осьового упора. вого упора. Охоплювану різь загвинчують в охоплюючу Таке збільшення не очевидне з патенту Танга, різь до моменту, коли щонайменше охоплювана оскільки осьове стиснення кромки, як правило, поверхня осьового упора починає взаємодіяти у намагається "бананоподібно" деформувати кромку положенні упора з відповідною охоплюючою повеі могло б зменшити реальну ширину контакту ущірхнею осьового упора, протидіючи моменту загвильнювальних опорних поверхонь і комплексний нчування, при цьому кожна охоплювана ущільнюконтактний тиск. вальна опорна поверхня взаємодіє в цьому Також було встановлено, що не очевидним з випадку з відповідною охоплюючою ущільнювальпопереднього рівня техніки чином підвищення раною опорною поверхнею. діальної жорсткості, яке виникає завдяки наявності Щонайменше на одному нарізному елементі апендикса, відображається також на надгерметичсеред поверхні або поверхонь упора одна реагуюному трубному нарізному з'єднанні відповідно до ча на зусилля упора упорна поверхня виконана на даного винаходу збільшенням радіальної ширини передній поверхні вільного кінця нарізного елемереального контакту дистальної поверхні осьового нта і називається дистальною поверхнею осьового упора, а також комплексного контактного тиску на упора. радіальну ширину цієї дистальної поверхні осьовоНа нарізному елементі, що розглядається, диго упора. стальна поверхня осьового упора відділена від різі Такий ефект не може бути зрозумілий або викромкою, при цьому ущільнювальна опорна повеведений з патенту Танга, в якому не розглядаютьрхня, яку називають "ущільнювальною опорною ся такі дистальні поверхні осьового упора. поверхнею на кромці", розташована на цій кромці Був зазначений ще один не очевидний з попена заданій осьовій відстані від кінця різі. реднього рівня ефект апендикса на трубному наріУ зв'язку з цим кромка зазнає впливу зусиль зному з'єднанні відповідно до даного винаходу. осьового стиснення, які виникають від відповідного Апендикс знижує осьову жорсткість кромки і, зусилля упора дистальної поверхні осьового упоотже, при постійному напруженні осьового стисра, взаємодіючої з відповідною поверхнею осьовонення збільшує пружну деформацію кромки. го упора. Під час дії на нарізне з'єднання навантаження Згідно з відмітною ознакою даного винаходу розтягнення ця пружна деформація дозволяє зміскромка містить частину, яку називають "апендиктити роз'єднання упора і особливо критичне знасом", між ущільнювальною опорною поверхнею на чення комплексного контактного тиску на ширину кромці та дистальною поверхнею осьового упора ущільнювальної опорної поверхні на кромці у стона вільному кінці кромки. рону відносно високих значень навантаження розЦей апендикс забезпечує одночасно надання тягнення. кромці підвищеної радіальної жорсткості і зниженої І такий ефект не є очевидним з патенту Танга, осьової жорсткості. в якому не розглядаються трубні нарізні з'єднання, [З патентів US 4 624 488 та US 4 795 200] віякі містять дистальну поверхню ущільнювального домі нарізні з'єднання, які містять апендикс між упора, і не розглядається можливість витоку під ущільнювальною опорною поверхнею та переддією напружень розтягнення. ньою поверхнею вільного кінця нарізного елеІнші позитивні ефекти та переваги апендикса мента. на надгерметичному трубному нарізному з'єднанні Однак ні в одному з цих двох патентів передня відповідно до даного винаходу будуть зрозумілі з поверхня вільного кінця не є упорною поверхнею, описаних нижче окремих варіантів виконання дащо протидіє зусиллям упора моменту загвинчуного винаходу. вання, а апендикс не виконує повністю такі самі З боку ущільнювальної опорної поверхні на функції. кромці апендикс може бути обмежений будь-якою Апендикс згідно [з US 4624488 Фьюджерсон] периферичною поверхнею, однак переважною є дозволяє обмежити величину пошкоджень, що практично циліндрична поверхня, що максимально з'являються від ударів під час маніпуляцій на бузбільшує радіальну товщину дистальної поверхні ровій вежі, і підвищити механічний опір розриву осьового упора. нарізного з'єднання при осьовому розтягненні. Переважно, осьова довжина апендикса знахоАпендикс [за US 4795200 Танг] додатково додиться в межах від 8 до 75% загальної довжини зволяє підвищити радіальну жорсткість кромки на кромки і, зокрема в межах від 20 до 60% цієї довнарізному з'єднанні без дистальної поверхні осьожини. вого упора і тим самим підвищити контактний тиск Переважно, відношення осьової довжини апена рівні ущільнювальних опорних поверхонь на ндикса до радіальної товщини дистальної поверхні цьому нарізному з'єднанні. осьового упора менше 3. Автори винаходу передусім встановили, що Переважно, кожна ущільнювальна опорна поапендикс відповідно до даного винаходу також верхня на кромці є поверхнею з групи конічних, підвищує радіальну жорсткість кромки на трубному тороїдальних поверхонь або складних поверхонь, нарізному з'єднанні з дистальною поверхнею що містять комбінацію конічних поверхонь, циліносьового упора, і це підвищення жорсткості вирадричних поверхонь і/або однієї або декількох торожається на надгерметичному трубному нарізному їдальних поверхонь. з'єднанні збільшенням осьової ширини реального Переважно, одна або щонайменше одна ущіконтакту ущільнювальної опорної поверхні на крольнювальна опорна поверхня на кромці є складмці, а також підвищенням комплексного контактноною поверхнею, що містить дві ділянки дотичних го тиску на ширину цієї дистальної поверхні осьоміж собою поверхонь, а саме конічна ділянка, роз 9 77473 10 ташована з боку дистальної поверхні осьового ної опорної поверхні на кромці в залежності від упора, і тороїдальна ділянка великого радіуса, навантаження осьового розтягнення, яке діє на наприклад, який перевищує 20мм, розташований з трубне нарізне з'єднання, показане на Фіг.1 (попебоку різі, при цьому відповідна ущільнювальна редній рівень техніки). поверхня на іншому нарізному елементіє конічною Фіг.13 - такий самий графік для трубного наріповерхнею з конусністю, практично ідентичною зного з'єднання відповідно до даного винаходу, конусності конічної ділянки ущільнювальної опорпоказаного на Фіг.2. ної поверхні на кромці, і з осьовою шириною, яка Фіг.14 - схематичне зображення декількох витвідповідає загальній осьовій ширині ущільнювальків охоплюваної різі, взаємодіючих з декількома ної опорної поверхні на кромці. витками охоплюючої різі, на трубному нарізному Незалежно від наявності або відсутності апенз'єднанні, показаному на Фіг.2. дикса така конфігурація складної поверхні дозвоФіг.15, 16 та 17 - схематичні зображення розляє підвищити комплексний контактний тиск на ташування нарізних елементів під час з'єднання ширину ущільнювальної опорної поверхні на кроцих елементів перед загвинчуванням у разі радіамці. льного (Фіг.15, 16) або кутового (Фіг.17) зміщення. Переважно, кожна ущільнювальна опорна поНа Фіг.1 показане муфтове нарізне з'єднання верхня на кромці має середній нахил по відношен200 з попереднього рівня техніки між двома труню до осі нарізного з'єднання, який, щонайменше, бами 101, 101', які є трубними компонентами велидорівнює 10°. кої довжини, за допомогою муфти 202, яка є трубПереважно, ущільнювальна опорна поверхня ним компонентом меншої довжини. на кромці має осьову ширину, яка менше або доріПід трубою або трубним компонентом великої внює 10мм і переважно менше або дорівнює 5мм. довжини розуміють труби довжиною у декілька Переважно, дистальна поверхня осьового метрів, наприклад близько 10 метрів. упора є плоскою поверхнею, перпендикулярною З'єднання 200 звичайно застосовуються для до осі нарізного з'єднання, або конічною поверхскладання колон обсадних труб або експлуатаційнею, коаксіальною з нарізним з'єднанням, яка місних колон для нафтовидобувних свердловин, для тить напівкут біля вершини від 70° до 90°, що в підводних колон морських свердловин (райзери) даному останньому випадку сприяє контакту між або для колон бурових штанг, призначених для ущільнювальною опорною поверхнею на кромці та цих самих свердловин. відповідною ущільнювальною опорною поверхнею. Труби можуть бути виконані з будь-яких нелеПрикладені креслення ілюструють деякі варіагованих, низьколегованих або високолегованих нти виконання даного винаходу, докладний опис сталей і навіть із сплавів чорних або кольорових яких наводиться нижче. металів, підданих термічній обробці або нагартуФіг.1 - зображення в осьовому напіврозрізі ванню, в залежності від умов використання у ромуфтового трубного нарізного з'єднання з поперебочому режимі, наприклад: ступінь механічного днього рівня техніки. впливу, корозійна агресивність внутрішнього або Фіг.2 - зображення в осьовому напіврозрізі зовнішнього рідкого середовища по відношенню муфтового трубного нарізного з'єднання відповіддо труб. но до даного винаходу. Можна також застосовувати труби із сталі з Фіг.3 - зображення в осьовому напіврозрізі іннизькою стійкістю до корозії, що містять покриття, тегрального трубного нарізного з'єднання для піднаприклад з синтетичного матеріалу, який перешводної колони труб відповідно до даного винаходу. коджає будь-якому контакту між сталлю та агресиФіг.4 - зображення в осьовому напіврозрізі інвним середовищем. тегрального трубного нарізного з'єднання відповіНа своїх кінцях труби 101,101' містять ідентичдно до даного винаходу, який називають "з'єднанні охоплювані нарізні елементи 1, 1' та з'єднані за ням врівень", тобто того, яке не містить перепадів допомогою муфти 202, яка містить на кожному зовнішнього або внутрішнього діаметра на рівні кінці охоплюючий нарізний елемент 2, 2'. трубного нарізного з'єднання. Охоплювані нарізні елементи 1, 1' відповідно Фіг.5 - збільшене зображення вільного кінця загвинчують в охоплюючі нарізні елементи 2, 2', які охоплюваного нарізного елемента, показаного на утворюють два симетричних нарізних з'єднання Фіг.2. 100, 100', з'єднані п'яткою 10 довжиною у декілька Фіг.6 - зображення вільного кінця, показаного сантиметрів. на Фіг.5, після складання з відповідними охоплююП'ятка 10 муфти має внутрішній діаметр, пракчими частинами. тично ідентичний внутрішньому діаметру на кінцях Фіг.7 - збільшене зображення вільного кінця труб 101, 101', що сприяє безперешкодному протіохоплюваного нарізного елемента, показаного на канню рідини всередині труб. Фіг.3. Оскільки трубні нарізні з'єднання 100, 100' є Фіг.8 - схематичне зображення вільного кінця симетричними, то буде описана робота тільки одохоплюваного нарізного елемента, показаного на ного з цих з'єднань, наприклад трубного нарізного Фіг.1 (попередній рівень техніки). з'єднання 100. Фіг.9-11 - схематичне зображення трьох варіаОхоплюваний нарізний елемент 1 містить охонтів цього вільного кінця з попереднього рівня техплювану різь 3 з трапецеїдальними нитками так ніки у порівнянні з Фіг.8. званого типу "баттресс" згідно з номенклатурою Фіг.12 - графік контактної ширини та комплексАРІ (АРІ = American Petroleum Institute); ця охопного контактного тиску на цю ширину на рівні дислювана різь 3 є конічною і виконана на зовнішній тальної поверхні осьового упора та ущільнювальповерхні охоплюваного елемента і відділена від 11 77473 12 вільного кінця 7 вказаного елемента кромкою 11, жини Іt2 (Фіг.10) шляхом збільшення довжини опояка не містить різі. Вільний кінець 7 утворює кільрної поверхні (ls3>ls1), що дозволяє уникнути збіцеву поверхню осьового упора, яка називається льшення довжини частини 35 кромки 11, радіальна дистальною поверхнею осьового упора, розташотовщина е2 дистальної поверхні осьового упора 7 вану практично у поперечному напрямку. стає недостатньою для забезпечення значення Суміжно з вільним кінцем 7 на зовнішній повемоменту загвинчування, достатнього, щоб уникнурхні кромки 11 виконана конічна поверхня 5, яка ти нештатного розгвинчування трубного нарізного утворює охоплювану ущільнювальну опорну повез'єднання. рхню на кромці; її конусність більше конусності Для усунення цього недоліку перед механічохоплюваної різі 3. ною обробкою опорної поверхні 5 можна надати Охоплюючий елемент 2 містить засоби, спокінцю кромки конусності таким чином, щоб його лучені із засобами охоплюваного елемента 1, тобвнутрішня периферична поверхня мала до свого то вони відповідають за формою і конструктивно кінця менший діаметр (Фіг.11); однак реалізація виконані на охоплюючому нарізному елементі з такої конусності вимагає додаткової операції при можливістю взаємодії з охоплюваними засобами виготовленні. охоплюваного нарізного елемента. Для усунення недоліку, згаданого у зв'язку з У зв'язку з цим охоплюючий елемент 2 містить Фіг.10, можна також зменшити конусність ущільвсередині конічну охоплюючи різь 4 і частину, яка нювальної опорної поверхні на кромці 5 (кут не містить різі, між різзю та п'яткою 10. В

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Super-sealed tubular threaded joint comprising at least one threaded element with end edge

Автори англійською

DUTILLEUL PIERRE, ROUSSIE GABRIEL, Verger Erik

Назва патенту російською

Сверх герметичное трубное нарезное соединение, которое содержит по меньшей мере один нарезной элемент с концевой кромкой

Автори російською

Дютийель Пьер, Русси Габриель, Верже Эрик

МПК / Мітки

МПК: F16L 15/00

Мітки: нарізний, трубне, щонайменше, кромкою, кінцевою, нарізне, надгерметичне, елемент, яке, з'єднання, містить

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/12-77473-nadgermetichne-trubne-narizne-zehdnannya-yake-mistit-shhonajjmenshe-odin-nariznijj-element-z-kincevoyu-kromkoyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Надгерметичне трубне нарізне з’єднання, яке містить щонайменше один нарізний елемент з кінцевою кромкою</a>

Подібні патенти