З’єднання труб для нафтопромислів з підвищеною здатністю до стиснення

Реферат: Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів 10 включає ніпель 12, який містить першу зовнішню конічну різьбу 24 і другу зовнішню конічну різьбу 26. Замкова муфта включає першу внутрішню конічну різьбу 14 і другу внутрішню конічну різьбу 16. Спіральні упорні торці 40, 42, які передбачені на ніпелі і замковій муфті, розташовані на певній відстані по осі між першою і другою різьбами. Спіраль кожного спірального упорного торця включає сукупність витків з гранями стиснення, як ніпеля, так і замкової муфти. UA 101165 C2 (12) UA 101165 C2 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ 1. Область технічного застосування Даний винахід належить до різьбових з'єднань труб для нафтопромислів і, зокрема, до високонадійного з'єднання з конічними різьбами і упорним торцем. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів оснащене деталями, які забезпечують збільшену здатність до стиснення і навантаження, що допускається, по крутному моменту і, зокрема, з'єднання труб, яке обмежує втрату попереднього натягу. 2. Опис передумов винаходу Загальною проблемою, пов'язаною із з'єднаннями труб для нафтопромислів, є вплив стиснення на з'єднання і втрату попереднього натягу, що виникає в результаті цього впливу. Не дивлячись на те, що багато з'єднань здатні витримувати навантаження при високому стисненні, значна частина попереднього натягу при зниженні стискаючого зусилля може втрачатися, що приводить до витоку в з'єднанні. Традиційне з'єднання для нафтопромислів включає двоступінчаті різьби, розташовані на певній відстані одна від іншої по осі на різних діаметрах і проміжний упорний торець між однозахідними різьбами. Цільним з'єднанням з невисадженими кінцями, таким як обтічні і напівобтічні з'єднання зовнішніх діаметрів, властиво обмеження товщини стінок труби, на яку вони нарізаються. Обтічні сполучні муфти мають той же зовнішній діаметр, що і труба. Напівобтічні сполучні муфти також називаються розширеними муфтами сполучних замків, оскільки труба розширюється на кінці, на якому нарізана сполучна муфта (муфта замку) з внутрішньою різьбою. Гідравлічне обтискання і холодне штампування, на відміну від висадки, можуть переміщати стінку в інше положення, але не роблять істотного впливу на товщину. Конструктор з'єднань часто стикається з необхідністю узгодження різних деталей, які включають одне або декілька ущільнень, надійну форму різьби і місце для збереження моменту натягу, найчастіше у формі упорного торця. Розміщення цих деталей в обмеженому об'ємі одночасно з підтримкою здатності до з'єднання є складним завданням. На ринку представлено декілька виконаних як одне ціле конічних двоступінчатих сполучних муфт з подвійним ущільненням і негативною упорною гранню. GP ANJO містить різьбу з негативною упорною гранню профілю різьби, двоступінчату, з конічним кроком різьби, кутом упорного торця 15°, внутрішнім ущільненням і зовнішнім ущільненням на торці замкової муфти. Hydril SLX містить різьбу з негативною упорною гранню профілю різьби, двоступінчату, з конічним кроком різьби, кутом упорного торця 15°, внутрішнім ущільненням і зовнішньою проміжною сполучною муфтою ущільнювача на малому кроці. З'єднання VAM SL IJII містить різьбу з негативною упорною гранню профілю різьби, двоступінчату, з конічним кроком різьби, вертикальним упорним торцем, внутрішнім ущільненням і зовнішнім ущільненням на торці замкової муфти. Також на ринку присутні виконана як одне ціле одноступінчата конічна сполучна муфта з негативною упорною гранню і одним ущільненням. З'єднання Hydril 523 містить різьбу у формі "хвоста ластівки" з негативною упорною гранню, різьбу у формі "хвоста ластівки" з негативною опорною гранню, одноступінчату, з конічним кроком різьби, упорним торцем, який створюється за допомогою одночасного контакту упорної і опорної граней, внутрішнього ущільнення і зовнішнього ущільнення, яке забезпечується складом для мастила різьбових з'єднань і профілем різьби. Ці сполучні муфти відомі як клиновидні різьби через використання в них упорної грані в якості упору. Також існують різьби, в кінцевому згвинченому положенні яких присутній контакт упорної і опорної граней. До їх числа відносяться сполучні муфти АРІ, включаючи з'єднання з довжиною різьби і з'єднання з короткою різьбою, зазвичай званими "вісім витків різьби на дюйм". Вони відомі як різьби з контактом граней. Лінійка сполучних муфт ТС-ІІ виробництва Grant Prideco містить контакт упорної і опорної граней. Такі різьби майже не використовувалися в сполучних муфтах, виконаних разом з трубою, з причини вискакування. Вискакуванням є явище, характерне для гнучкіших сполучних муфт, таких як сполучні замки, що представляють одне ціле з трубою. Коли такі сполучні муфти піддаються таким високим розтягуючим навантаженням, різьби розчіпляються під дією радіальної сили реакції на упорну грань і розходяться. Дана трудність долається за допомогою негативної упорної грані. Традиційна форма різьби включає контакт западин з вершинами профілю різьби, який характерний для більшості різьб з негативною упорною гранню. Крім того, деякі сполучні муфти АРІ включають різьби трапецеїдальної форми. Відсутність негативної упорної грані робить дану форму менш прийнятною для замків, що представляють одне ціле з трубою. Форма різьби з негативною упорною гранню і контактом западини з вершиною профілю різьби за відсутності клину є найбільш загальною для високоефективних замків, що представляють одне ціле з трубою. Слабким місцем даної форми різьби є зазор опорної грані, який необхідний для 1 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 запобігання пластичній деформації різьби, але обмежує його здатність до стиснення, вигину і кручення. Нарешті, в клиновидних різьбах для утворення контакту між гранями і/або контакту западин з вершинами профілю різьби при згвинчуванні, щоб уникнути пластичної деформації різьби, як з позитивними, так і з негативними кутами граней, використовують різні упорні і опорні грані. Слабкою стороною даної форми різьби є недостатня повторюваність згвинчування, як по його положенню, так і по впливу на ущільнення метал-метал. Даний недолік можна компенсувати довгими, з невеликою конусністю ущільненнями, які володіють меншою мінливістю при контакті і більшою мінливістю в осьовому положенні. Висока міцність при стисненні, вигині і крученні досягається за допомогою спіральної грані стиснення, створюючої контакт спільно з упорною гранню, разом з негативним кутом упорної грані, що дозволяє уникнути вискакування, і додатковою деталлю, що забезпечує додаткову радіальну опору негативній опорній грані. Недоліки прототипів долаються в даному винаході, де розкрито покращуване з'єднання труб для нафтопромислів, в якому використовується покращуваний упорний торець, що обмежує вплив стиснення на втрату попереднього натягу. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ З'єднання включає спіральний упорний торець, що обмежує вплив стиснення на втрату попереднього натягу. З'єднання може використовуватися для конічних двоступінчатих сполучних муфт, де упорний торець є проміжним і може включати контакт западин з вершинами профілю різьби і негативну упорну грань профілю різьби. Завдяки цим особливостям, сполучні муфти з обмеженою кількістю матеріалу, доступного для упорного торця, такі як обтічні і напівобтічні сполучні муфти, що представляють одне ціле з трубою, можуть мати значні переваги. Спіральний упорний торець і грань стиснення, що знаходиться у контакті з різьбами упорного торця, збільшують площу осьової опори з обмеженим радіальним зазором. Для досягнення цих цілей можна використовувати довжину по осі і опорні поверхні спірального упорного торця. У одному з варіантів здійснення винаходу різьбове з'єднання труб для нафтопромислів включає ніпель, який містить першу радіальну зовнішню різьбу і другу радіальну зовнішню різьбу, розташовану на певній відстані по осі від першої радіальної зовнішньої різьби. З'єднання включає замкову муфту, яка містить третю радіальну внутрішню різьбу і четверту радіальну внутрішню різьбу, розташовану на певній відстані по осі від третьої радіальної внутрішньої різьби. У змонтованому з'єднанні перша різьба сполучається з третьою різьбою, а друга різьба сполучається з четвертою різьбою. Спіральний упорний торець ніпеля знаходиться на певній відстані між першою і другою різьбами і утворений безліччю спіральних проміжних витків різьби. Спіральний упорний торець замкової муфти схожим чином знаходиться на певній відстані між третьою і четвертою різьбами і утворений безліччю спіральних витків різьби. У змонтованому з'єднанні витки різьби спірального упорного торця ніпеля сполучаються з витками різьби спірального упорного торця замкової муфти. Ці і інші особливості і переваги даного винаходу стають очевидними з нижченаведеного докладного опису з відсиланням до ілюстрацій в графічних матеріалах, що додаються. КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ Фіг. 1 - поперечний перетин ніпеля і замкової муфти з'єднання труб для нафтопромислів. Фіг. 2 - поперечний перетин зазорів на спіральному упорному торці (справа) і витках різьб (зліва). Слід звернути увагу на зазор опорної грані на різьбі і зазор упорної грані на спіральному упорному торці. Фіг. 3 - додаткова деталь — упор нижче за площину западини профілю різьби в центральній частині спірального упорного торця. Фіг. 4 - початковий контакт ніпеля і замкової муфти. Фіг. 5 — подальший контакт ніпеля і замкової муфти. Фіг. 6 - докладніша ілюстрація зазорів в спіральному упорному торці (справа) і витках різьб (зліва). Фіг. 7 — докладніша ілюстрація зазорів для різьби іншої форми, яка містить спіральний упорний торець (справа) і витки різьби (зліва), при повному згвинчуванні. Фіг. 8 - радіальна відстань для упору. Фіг. 9 - альтернативний варіант з'єднання з іншою конусністю і формою різьби для центральної частини, сприяючого посадці труби в муфту із зазором. Фіг. 10 - альтернативні конструкції спірального упорного торця (справа) і витків різьби (зліва) перед повним згвинчуванням з'єднання. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ І ПЕРЕВАЖНОГО ВАРІАНТУ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 2 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 1 показано з'єднання труб для нафтопромислів із спіральним упорним торцем між конічними різьбами двоступінчатого різьбового з'єднання. Третій набір витків різьби в центрі, таким чином, грає роль спірального упорного торця. Різьбове з'єднання труб 10 для нафтопромислів включає ніпель 12, який містить першу зовнішню конічну різьбу 14 і другу зовнішню конічну різьбу 16, яка розташована на певній відстані по осі від першої конічної різьби. З'єднання також включає замкову муфту 22, яка містить першу внутрішню конічну різьбу 24 для сполучення з першою зовнішньою конічною різьбою 14 і другу внутрішню конічну різьбу 26 для сполучення з другою зовнішньою конічною різьбою 16. З'єднання включає спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, який знаходиться на певній відстані по осі від відповідних першої і другої різьб. Кожна спіраль спірального упорного торця включає безліч витків з гранями стиснення, як на ніпелі, так і на замковій муфті, які знаходяться в контакті в змонтованому з'єднанні. Як детальніше показано на фіг. 2, опорні грані (або грані стиснення) 30, 32, на проміжному наборі витків різьби вступають в контакт тоді, коли в згвинченому з'єднанні вступають в контакт грані натягнення 34, 36 на першому і другому наборах витків різьби. Так, на фіг. 2 показаний один з витків різьби 40 спірального упорного торця на ніпелі і один з витків різьби 42 спірального упорного торця на замковій муфті. Спіральний упорний торець на ніпелі є безперервним упором уздовж безлічі витків, призначених для контакту з аналогічним безперервним упором на замковій муфті. Фіг. 2 ілюструє симетрію і профіль трьох наборів витків різьби, а також нерівнозначність їх функцій. Центральна частина, що знаходиться на фіг. 2 справа, утворює спіральний упорний торець і знаходиться у контакті з опорною гранню (або гранню стиснення). Спіральний упорний торець 40, 42 містить канавки різьби, які проходять уздовж конічної площини, розташованої на певній радіальній відстані в зовнішньому напрямі від площини зовнішніх різьб ніпеля, які знаходяться на певній відстані по осі між упорним торцем і наконечником ніпеля. Кожна з двох інших ступенів знаходиться у контакті з упорною гранню (або гранню натягнення), як показано на фіг. 2 зліва. На фіг. 3 розкрита додаткова деталь, де нижче за площину западини профілю різьби 32 передбачається область упору 30. Також в якості упору можуть бути використані опорні грані. Дана альтернативна деталь може використовуватися для збільшення площі спіральної поверхні опорної грані за допомогою асиметричного характеру упору. З'єднання можна згвинтити до того ж положення, у багато разів збільшуючи надійність ущільнень метал-метал. Даний винахід використовує спіральний упор, або третю різьбу, для незалежного збільшення здатності з'єднання до стиснення і передачі крутного моменту інакше, ніж стандартний радіальний упорний торець. Для двоступінчатого різьбового з'єднання спіральний упорний торець переважно є проміжним ступенем і передбачає третю різьбу. Промислові стандарти форми різьби - негативної упорної грані і контакту западин з вершинами профілю різьби - можуть підтримуватися для висхідних і низхідних ступенів натягнення. Гнучкість форми різьби допускає досягнення центральним ступенем здатності до стиснення. У одному з варіантів здійснення винаходу на всіх трьох ступенях використовуються різьби з однаковою формою, конусністю і кроком різьби з доданим альтернативним упором. Контакт різьб можна встановити на нуль за допомогою контакту западин з вершинами профілю різьби, але не радіальним попереднім натягом унаслідок перекриття кроків. Фіг. 4 ілюструє з'єднання 10 при початковому контакті або згвинчуванні. Як видно, на цій стадії різьби 14, 16 на ніпелі входять в контакт з різьбами 24, 26 на замковій муфті, хоча спіральні уступи ще не контактують один з одним. На фіг. 5 замкова муфта 22 повернена відносно ніпеля 12 так, щоб в контакт вступили три або більш витки двоступінчатих різьб і один або декілька витків різьби спіральних упорних торців. На фіг. 6 детальніше показаний різьбовий контакт на стадії по фіг. 5, а також показано, що спіральний упорний торець 42 на замковій муфті 22 може знаходитися поза контактом з відповідним спіральним упорним торцем 40 на ніпелі 12, тоді як грані стиснення на різьбах 16, 26 знаходяться в контакті, хоча при цьому існує значне розділення западин профілю різьблення з вершинами. Результатом послідовності згвинчування є те, що центральна частина різьби має холостий хід до кінцевого положення машинного кріплення з'єднання, в якому опорна грань і додатковий упор вступають в контакт на центральному ступені, а упорні грані вступають в контакт на двох ступенях натягнення, що залишаються. У варіанті, показаному на фіг. 7, для спірального упорного торця використовується форма різьби, що відрізняється. Дана форма різьби використовує позитивну упорну грань, яка сприяє посадці труби в муфту із зазором. Центральна частина містить холостий хід витків різьби аж до кінцевого положення згвинчування, в якому опорна грань і додатковий упор входять в контакт на центральному ступені, а упорні грані входять в контакт на двох ступенях, що залишаються. Таким чином, на фіг. 7 опорних граней 50, 3 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 51 знаходяться в контакті, тоді як грані натягнення 52, 53 знаходяться у контакті з кожною з двоступінчатих різьб. Для спільності інструментальної обробки і досягнення повторюваності з використанням звичайних інструментів, форма різьби може бути однаковою для всіх трьох ступенів. У відсутність контакту немає необхідності в негативній упорній грані на центральному ступені. Конфігурація без негативної упорної грані може бути переважною для посадки труби в муфту із зазором. У інших удосконаленнях радіальна відстань упору може використовуватися для інших цілей: наприклад, збільшення якості механізованої зачистки, збільшення площ зон натягнення або зменшення зовнішнього діаметру для додаткового зазору. У такій конфігурації зазор, або розмір 55, показаний на фіг. 8 внизу, може бути непотрібним. Також фіг. 8 ілюструє, що опорні грані на центральному ступені можуть використовуватися як упор як окремо, так і у поєднанні з традиційним кільцевим упором. Оскільки опорні грані центрального ступеня можуть бути єдиними упорами, вони переважно передбачають зниження вартості формування і виробництва у поєднанні із зниженою повторюваністю положення згвинчування. У переважному варіанті здійснення винаходу область упору під площиною западини профілю різьби центральної частини збільшує опорні грані, граючи роль упору стиснення і упору для збільшення повторюваності положення згвинчування. Аналогічно область, показана на фіг. 8 нижче за площину западини профілю різьби, може використовуватися в альтернативному варіанті для збільшення конусності, роблячи її різною для центральної частини для зниження відхилення і затримки контакту упорного торця для уповільнення пластичної деформації різьби. Фіг. 9 ілюструє різну конусність на центральній частині 60 для зниження відхилення і затримки контакту. Перед машинним кріпленням з'єднання з модифікованою упорною гранню і конусністю, зазор в різьбах збільшений, що є явною перевагою для запобігання пластичній деформації різьби. Збільшена конусність центральної частини може поступитися більшою частиною вищезазначеного зазору 55, що може бути альтернативним використанням радіального матеріалу з'єднання. При дослідженні відмінностей в кроках різьби між двома ступенями слід оцінити послідовність згвинчування для запобігання умови для виникнення контакту між ступенем натягнення і ступенем стиснення. Оскільки розклинююча дія заснована на відмінностях в кутах спіралі, істотна перевага полягає в можливості використання при згвинчуванні двох різьб з кроками, що розрізняються. На практиці фахівець в даній області може отримати вигоду з клиновидних різьб, розділяючи цю особливість між двома окремими ступенями. Подолання перешкод при установці може зажадати комбінування особливостей конструкції, використовуваних в поєднанні, де кут упорної грані і конусність комбінуються з нерівністю кроків спіралі, забезпечуючи гладкий монтаж. На фіг. 10 показано з'єднання, в якому кут упорної грані і конусність використовуються у поєднанні з нерівністю кроків спіралі, забезпечуючи гладкий монтаж різьб 16, 26 з високоефективним упорним торцем, оснащеним спіральними витками різьби центральної секції. У варіанті здійснення винаходу, показаному на ілюстраціях, спіральний упорний торець розміщений на осі між двоступінчатими різьбами на ніпелі і замковій муфті. У іншому варіанті здійснення винаходу, як ніпель, так і замкова муфта, для здійснення контакту між ними оснащені конічними різьбами з розташованим на ніпелі і замковій муфті на певній відстані по осі спіральним упорним торцем для забезпечення здатності з'єднання труб для нафтопромислів до збільшеного стиснення і підтягання з'єднання. У змонтованому з'єднанні кожна спіраль спірального упорного торця може включати безліч витків з гранями стиснення на ніпелі, так і на замковій муфті. Спіральний упорний торець може утворювати канавки різьби, що проходять практично уздовж конічної площини зовнішніх і внутрішніх конічних різьб. Напрям радіальної сили реакції можна змінити на зворотний. Негативні форми граней можуть бути несумісні з контактами між гранями унаслідок труднощів, пов'язаних з пластичною деформацією різьби при певній невідповідності допусків. Крім того, між різьбами може знаходитися зазор між западиною і вершиною профілю різьби. В ході стиснення з'єднання труб центральна сила проходить через упорний торець, який в даному розкритті переважно є спіральним упорним торцем, що обмежує вторинні вигинаючі навантаження шляхом вирівнювання шляху навантаження через з'єднання труб з шляхом навантаження через упорний торець і сполучну муфту. Дана особливість допускає велику площу упорного торця, а обмежене обертання між контактом різьб і кінцевим згвинчуванням мінімізує пластичну деформацію різьби. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів, що є предметом даного винаходу, може відноситися до типу різьбових і зв'язаних з одноступінчатою різьбою і спіральним упорним торцем, який знаходиться на певній відстані по осі від різьби, або з двома що знаходяться на певній відстані по осі одна від іншої різьбами згвинчування і проміжним спіральним упорним 4 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 торцем. У альтернативному варіанті сполучна муфта може бути цільним ніпелем/розширеною муфтою, де, для в цілому триступінчатої різьби, спіральний упорний торець передбачений між першою і другою різьбами, як розкрито в даному описі. У інших варіантах здійснення винаходу, сполучна муфта може являти собою виконане як одне ціле обтічне з'єднання зовнішніх діаметрів або з'єднання з висадженими кінцями, що представляє одне ціле з трубою, де в з'єднанні передбачається три або більш ступені (дві або більш ступені згвинчування і спіральний упорний торець). Сполучна муфта, що відноситься до типу виконаного як одне ціле з'єднання з висадженими кінцями, може включати приварену сполучну муфту для великих розмірів. Розкрите в даному описі з'єднання труб для нафтопромислів може служити як надійне з'єднання для трубопроводів, обсадних колон, стояків і кондукторів (направляючих колон). Дві різьби згвинчування, що знаходяться на певній відстані по осі одна від іншої, і проміжний спіральний упорний торець переважні для замків з невисадженими кінцями, що представляють одне цілою з трубою, оскільки для ущільнення метал-метал в положеннях, близьких до зовнішнього і внутрішнього діаметрів з'єднання, доступно обмежена кількість матеріалу, так що спочатку тиск герметизується відповідним ущільненням метал-метал. Таким чином, даний варіант здійснення винаходу залишає товщину стінок, достатню для змісту матеріалу і ущільнень. Варіант здійснення винаходу з одним різьбленням згвинчування і одним спіральним упорним торцем особливо добре підходить для різьбових і зв'язаних сполучних муфт, виконаних як одне ціле з'єднань ніпель/розширена муфта, або обтічних з'єднань зовнішніх діаметрів, приварених до кінців труб. У разі доступності більшої кількості матеріалу, складність з'єднання з другою різьбою згвинчування може виявитися зайвою. Проте, оскільки упорний торець є спіральним, кування або висадження в основному потрібні для наварювання або висадження замків, що представляють одне ціле з трубою, виправдовують наявність другого, додаткового ступеня згвинчування. З погляду вимог по зниженню потреби в матеріалі, на трубах можна передбачити висадку за стандартом АРІ або висадку підвищеної якості. Спіральний упорний торець, розкритий в даному описі, передбачений на конусі, проте в інших варіантах здійснення винаходу спіральний упорний торець може не включати в себе конус. Спіральний упорний торець, проте, може бути передбачений між конічними двоступінчатими різьбами на ніпелі і замковій муфті. Кут упорної грані згвинчування в різьбовому і зв'язаному з'єднаннях, або у виконаному як одне ціле з'єднанні ніпель/розширена муфта, може бути негативним або позитивним, а кут опорної грані також може бути негативним або позитивним. Коли кут упорної грані на різьбах згвинчування позитивний, різьби згвинчування чинять опір вискакуванню, що зазвичай пов'язується з обтічними з'єднаннями зовнішніх діаметрів і розширеними муфтами сполучних замків, що представляють одне ціле з трубою, які, як правило, мають високу гнучкість. У відсутність клиноподібних різьб позитивні упорні грані на різьбах згвинчування дозволяють здійснювати контакт між опорними гранями і сприяти необхідній здатності до стиснення і вигину. Для контактів між гранями різьб в стояках позитивна упорна грань може виявитися корисною унаслідок зменшення фактору посилення навантаження, оскільки ці контакти не підвергаються впливу умов навантаженнярозвантаження, пов'язаних з відкриттям і закриттям зазору опорної грані. Отримання малого зазору опорної грані на різьбі згвинчування з негативною формою опорної грані різьби може виявитися скрутним для контакту між гранями з позитивною формою упорної грані різьби, коли з'єднання знаходиться в стисненому стані. Що стосується кута опорної грані для натягу або згвинчування різьб, кут опорної грані може впливати на обертальний момент, необхідний для отримання упору, оскільки напрям сил реакції контролюється кутом контакту кроків. Різьби з контактом між гранями у відсутність клину, як правило, мають більшу непостійність обертального моменту, необхідного для отримання упору. На обертальний момент також впливають кути як опірної, так і упорної граней. В більшості випадків, кут опорної грані для різьб згвинчування є позитивним. Негативний кут опорної грані для різьб згвинчування може грати роль кута захоплення, хоча збірка з'єднання стає скрутною інакше, ніж шляхом комбінації з різьбою клиноподібного типу або різьбою з позитивною упорною гранню. Для умови "хвоста ластівки" негативні упорна і опорні грані різьби можуть додати з'єднанню чутливість до перекомпенсації. Кут упорної грані різьби визначає напрям сил реакції при стисненні. Кути, близькі до вертикалі, мінімізуватимуть радіальну силу реакції, а кути, близькі до того, щоб бути паралельними середній лінії з'єднання, піддаватимуться дії більш високої радіальної сили реакції. Крім того, негативний кут упорної грані для різьб згвинчування може приводити до контакту деталей з'єднання, а позитивний кут може приводити до їх розбіжності. Вплив різьб в безпосередній близькості від ущільнення може 5 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 передаватися ефективності, що виражається в збільшенні або зменшенні ефективності ущільнення. Переважно, кут упорної грані для упорного торця може впливати на те, чи знаходиться контакт в даній області лише на опорній грані. Якщо знаходиться, то кут упорної грані різьби може впливати на посадку труби в муфту із проміжком. Дзеркальне відображення, яке виникає в ступенях натягу або згвинчування, допускає спільність інструментальної обробки і точніший контроль над взаємозв'язками між ступенями. Контакт з упорною гранню може надавати перевагу у тому випадку, коли коефіцієнти запасу міцності на зсув і міцності опори ступенів згвинчування є граничними. Якщо допускається передача натягу через спіральні витки різьби згвинчування, переваги і недоліки позитивних і негативних кутів будуть для різьб згвинчування близькі до переваг і недоліків для різьб натягу. У поєднанні з відмінностями в кроці різьби і конусності між ступенем упорного торця і ступенями натягу, чим більш позитивне значення має кут, тим менш вірогідне його передчасне входження в контакт із ступенем упорного торця. Перевага кута опорної грані для ступеня упорного торця відображена в приведеному вище обговоренні щодо ступеня натягу. Важливим є контакт кута опорної грані для витків різьби упорного торця. Негативні кути реагують на стиснення, і навантаження, які скручують, переміщаються радіально всередину. Негативний кут може виявитися переважним у разі використання кроку різьби та/або конусності, що відрізняються від цих кроків для різьб згвинчування, забезпечуючи, таким чином, посадку труби в муфту із проміжком. Негативні кути також можуть збільшувати чутливість до перекомпенсації при сполученні з негативними гранями на ступені натягу. Позитивний кут має тенденцію до розділення ніпеля і замкової муфти при навантаженні. Кут натягу упорної грані може складати 90° для виконаного як одне ціле обтічного з'єднання зовнішніх діаметрів, а кут опорної грані може схожим чином мати значення 90° для цього ж типу виконаного як одне ціле обтічного з'єднання зовнішніх діаметрів. Так само, кути упорної і опорної граней в межах упорного торця для виконаного як одне ціле обтічного з'єднання зовнішніх діаметрів можуть складати 90°. Різьби сполучних муфт можуть передбачати контакт між гранями або контакт заглиблень з вершинами профілю різьби. Контакт витків різьби на спіральному упорному торці також може бути контактом між гранями або контактом між заглибленнями і вершинами профілю різьби. Контакт між гранями для різьб згвинчування переважний в з'єднаннях з високою втомою матеріалу, високим стисненням і вигином. Різьби згвинчування з контактом заглиблень з вершинами профілю різьби можуть бути більш відтворювальними і доступними для огляду. Різьби згвинчування з контактом між гранями допускають покрашене різьбове ущільнення, а контакт заглиблень з вершинами профілю різьби для таких різьб сумісний з негативною упорною гранню без використання двозахідних різьб, які відомі як клиноподібні різьби. Відповідно, контакт заглиблень з вершинами профілю різьби в різьбах згвинчування є переважним в багатьох практичних застосуваннях, включаючи обтічні з'єднання зовнішніх діаметрів або розширені муфти сполучних замків, що представляють одне ціле з трубою. Контакт між гранями для таких різьб може виявитися переважним у випадках сполучних муфт для стояків, різьбових і зв'язаних сполучних муфт, сполучних замків з висадженими кінцями або приварених, а також сполучних муфт, в яких є зовнішнє ущільнення. Якщо форма різьби однакова для різьби (різьб) згвинчування і спірального упорного торця, для нарізки і формування різьб можна використовувати звичайні інструменти. Таким чином, відстань між упорною гранню ступеня згвинчування і опорною гранню ступеня спірального упорного торця можна контролювати за допомогою одного інструменту, одного відступу та одного положення револьверної головки, що сприяє механічному контролю даного розміру. У разі, коли форми даних різьб розрізняються, для їх незалежного функціонування зазор можна максимально збільшити, змінюючи конусність і крок різьби, а також оптимізуючи їх форму. Різниця кроків різьби між упором натягнення і упорним торцем може бути постійною або змінюватись, а різьба, утворена на двоступінчатій різьбі, може бути однаковою або відрізнятися. Конусність між різьбами згвинчування, які діють як ступені натягу і упорного торця, може сприяти затримці контакту з упорним торцем, мінімізуючи, таким чином, пластичну деформацію упорного торця. Більші конусності в послідовності згвинчування мають схильність до глибшої посадки і більшої затримки контакту, тоді як менші конусності швидше схильні до "натягу". Різьби згвинчування та/або упорний торець можуть бути прямими, а не конічними. З'єднання, що становить предмет даного винаходу, може отримати значну перевагу з негативної опорної грані, але при цьому втратити осьову стійкість, яка інакше буде отримана за допомогою контакту з опорною гранню. Здатність труб до стиснення, вигину і крученню підтримується. 6 UA 101165 C2 5 10 Не дивлячись на те, що деякі варіанти здійснення винаходу описані тут достатньо детально, це зроблено єдино з метою роз'яснення різних особливостей винаходу і не має на увазі обмеження об'єму винаходу, визначуваного формулою винаходу, що приводиться нижче. Фахівці в даній галузі техніки зрозуміють, що приведений і роз'яснений варіант здійснення винаходу носить ілюстративний характер, і в практичне використання винаходу можливе внесення різних замін та переробок, що включають, але не обмежуються спеціально обговорюваними альтернативними рішеннями, без відступу від об'єму винаходу. Не дивлячись на те, що даний винахід описаний з посиланням на прикладені ілюстрації, слід розуміти, що внесення інших і подальших видозмін крім тих, що приводяться і обговорюються тут знаходиться в межах об'єму і суті даного винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів, яке включає: ніпель, що містить першу зовнішню конічну різьбу і другу зовнішню конічну різьбу, розташовану на певній відстані по осі від першої зовнішньої конічної різьби; замкову муфту, що містить першу внутрішню конічну різьбу для контакту з першою зовнішньою конічною різьбою і другу внутрішню конічну різьбу для контакту з другою зовнішньою конічною різьбою; та спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, розташований на певній відстані по осі між відповідними першою і другою різьбами, де кожна спіраль спірального упорного торця включає сукупність витків з гранями стиснення спірального упорного торця, як на ніпелі, так і на замковій муфті, які входять в контакт, коли з'єднання змонтоване. 2. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що кожна з перших і других різьб містить грані натягнення, що знаходяться в контакті, коли з'єднання змонтоване. 3. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що спіральний упорний торець містить канавки різьби, що проходять, значною мірою, уздовж конічної площини і розташовані на певній відстані від площини зовнішніх різьб ніпеля в зовнішньому напрямку, які розташовані на певній відстані по осі між упорним торцем і кінцем ніпеля. 4. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, являє собою безперервний упор для сукупності витків. 5. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що різьби на ніпелі, замковій муфті і спіральному упорному торці або на ніпелі і замковій муфті мають практично однакові форму різьби, конусність і крок різьби. 6. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що різьби на ніпелі і замковій муфті мають крок, що відрізняється від спіральних різьб на упорному торці. 7. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що кожна конічна різьба містить негативну упорну грань. 8. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 1, яке відрізняється тим, що спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, розташований уздовж конуса. 9. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів, яке включає: ніпель, що містить зовнішню різьбу; замкову муфту, що містить внутрішню різьбу для здійснення контакту із зовнішньою різьбою, де кожна з різьб, зовнішня і внутрішня, містить грані натягнення, що знаходяться в контакті, коли з'єднання змонтоване; спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, який включає сукупність витків, причому кожна спіраль спірального упорного торця включає грань стиснення спірального упорного торця, як на ніпелі, так і на замковій муфті, коли з'єднання змонтоване. 10. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 9, яке відрізняється тим, що спіральний упорний торець містить канавки різьби, які проходять, значною мірою, уздовж площини, розташованої на певній відстані в зовнішньому напрямку щодо площини зовнішніх різьб. 11. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 9, яке відрізняється тим, що спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, являє собою безперервний упор для сукупності витків. 12. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 9, яке відрізняється тим, що різьби на ніпелі, замковій муфті і спіральному торці або на ніпелі і замковій муфті мають практично однаковий крок різьби і конусність. 7 UA 101165 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 13. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 9, яке відрізняється тим, що різьби на ніпелі і замковій муфті мають крок, що відрізняється від спіральних різьб на упорному торці. 14. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 9, яке відрізняється тим, що кожна зовнішня і внутрішня різьба містить негативну упорну грань. 15. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів за п. 9, яке відрізняється тим, що додатково включає: додаткову зовнішню різьбу на ніпелі; додаткову внутрішню різьбу на замковій муфті для контакту з додатковою зовнішньою різьбою. 16. Спосіб формування різьбового з'єднання труб для нафтопромислів, який включає етапи, на яких: забезпечують ніпель, що містить зовнішню конічну різьбу; забезпечують замкову муфту, що містить внутрішню конічну різьбу для контакту із зовнішньою конічною різьбою; та забезпечують спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, причому кожна спіраль спірального упорного торця включає сукупність витків з гранями стиснення спірального упорного торця, як на ніпелі, так і на замковій муфті, які входять в контакт, коли з'єднання змонтоване. 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що кожна із зовнішніх і внутрішніх конічних різьб, коли з'єднання змонтоване, містить контакт граней натягнення. 18. Спосіб формування різьбового з'єднання труб для нафтопромислів за п. 16, який відрізняється тим, що спіральний упорний торець, як на ніпелі, так і на замковій муфті, утворюють як безперервний упор для сукупності витків. 19. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що різьби на ніпелі, замковій муфті і спіральному торці, або на ніпелі і замковій муфті, мають практично однакові форму різьби, конусність і крок різьби. 20. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що кожна з конічних різьб містить негативну упорну грань. 21. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що різьби спірального упорного торця ніпеля вступають в контакт з різьбами спірального упорного торця замкової муфти після того, як зовнішні конічні різьби вступлять в контакт з внутрішніми конічними різьбами. 22. Різьбове з'єднання труб для нафтопромислів, яке включає: ніпель, що містить першу радіальну внутрішню різьбу і другу радіальну зовнішню різьбу, яка знаходиться на певній відстані по осі від першої радіальної внутрішньої різьби; замкову муфту, що містить третю радіальну внутрішню різьбу і четверту радіальну зовнішню різьбу, яка розташована на певній відстані по осі від третьої радіальної внутрішньої різьби, де, коли з'єднання змонтоване, перша внутрішня різьба сполучається з третьою внутрішньою різьбою, друга зовнішня різьба сполучається з четвертою зовнішньою різьбою; спіральний упорний торець ніпеля, розташований на певній відстані між першою і другою різьбами і утворений на сукупності спіральних витків різьби; спіральний упорний торець замкової муфти, розташований на певній відстані між третьою і четвертою різьбами і утворений на сукупності спіральних витків різьби, де, коли з'єднання змонтоване, спіральні різьби ніпеля сполучаються із спіральними різьбами замкової муфти з утворенням спірального упорного торця. 23. З'єднання за п. 22, яке відрізняється тим, що радіальна зовнішня поверхня замкової муфти виконана, значною мірою, на одному рівні з радіальною зовнішньою поверхнею труби, що виходить по осі із замкової муфти. 24. З'єднання за п. 21, яке відрізняється тим, що опорні грані спірального упорного торця ніпеля і спірального упорного торця замкової муфти входять в контакт в ході остаточного монтажу з'єднання, а упорні грані першої, другої, третьої і четвертої різьби входять в контакт в ході остаточного згвинчування з'єднання. 25. З'єднання за п. 21, яке відрізняється тим, що як спіральний упорний торець ніпеля, так і спіральний упорний торець замкової муфти містять негативну упорну грань. 26. З'єднання за п. 21, яке відрізняється тим, що кроки різьби, що створюють першу, другу, третю і четверту різьбу і кроки різьби, що створюють спіральний упорний торець ніпеля і спіральний упорний торець замкової муфти, практично однакові. 27. З'єднання за п. 21, яке відрізняється тим, що кожна різьба з першої, другої, третьої і четвертої різьби, коли з'єднання змонтоване, забезпечує контакт заглиблень з вершинами профілю різьби. 8 UA 101165 C2 9 UA 101165 C2 10 UA 101165 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11