Трубне нарізне з’єднання
Формула / Реферат
1. Нарізне трубне з'єднання, що містить:
першу трубу, при цьому перша труба містить ніпельний елемент, що проходить від кінця основного корпусу першої труби до торцевого кінця першої труби, причому ніпельний елемент містить дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби містять першу нарізну ділянку й другу нарізну ділянку, причому перша нарізна ділянка відділена від другої нарізної ділянки першою ущільнюючою поверхнею, перша нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем першої труби та першою ущільнюючою поверхнею, і друга нарізна ділянка розташована між першою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу першої труби; і
другу трубу, при цьому друга труба містить розтрубний елемент, що проходить від кінця основного корпусу другої труби до торцевого кінця другої труби, причому розтрубний елемент містить дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби містять третю нарізну ділянку й четверту нарізну ділянку, причому третя нарізна ділянка відділена від четвертої нарізної ділянки другою ущільнюючою поверхнею, третя нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем другої труби та другою ущільнюючою поверхнею, і четверта нарізна ділянка розташована між другою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу другої труби,
при цьому ніпельний елемент містить критичний переріз ніпеля (КПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби другої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу першої труби, розтрубний елемент містить критичний переріз розтруба (КПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби четвертої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу другої труби, розтрубний елемент містить проміжний критичний переріз розтруба (ПКПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби третьої нарізної ділянки, яка є найближчою до другого ущільнення другої труби, і ніпельний елемент містить проміжний критичний переріз ніпеля (ПКПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби першої нарізної ділянки, яка є найближчою до першого ущільнення першої труби,
при цьому в зібраному стані перша ущільнююча поверхня входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею в радіальному напрямку, утворюючи герметичне зміщене відносно центра ущільнення, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання,
при цьому перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням:
КПН становить приблизно ±5 % КПР,
кожне із КПН і КПР становить приблизно ±5 % (ПКПР+ПКПН), і
ПКПР/ПКПН становить не менш ніж 2,0.
2. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що зміщене відносно центра ущільнення розташоване ближче до торцевого кінця першої труби, ніж до торцевого кінця другої труби.
3. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що ПКПР/ПКПН становить від 2,0 до 5,0.
4. Нарізне трубне з'єднання за п. 3, яке відрізняється тим, що ПКПР/ПКПН становить від 2,5 до 3,0.
5. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що трубне з'єднання не містить упорного заплечика.
6. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що зміщене відносно центра ущільнення являє собою тільки герметичне ущільнення усередині нарізного трубного з'єднання.
7. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що у зібраному стані герметичне зміщене відносно центра ущільнення відділене від другої нарізної ділянки і третьої нарізної ділянки в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання частиною першого зазору, ніпель і розтруб перебувають на відстані один від одного в радіальному напрямку в частині першого зазору, так що в частині першого зазору між ніпелем і розтрубом утворений перший зазор.
8. Нарізне трубне з'єднання за п. 7, яке відрізняється тим, що перший зазор включає осьовий зазор від 3 мм до 15 мм і радіальний зазор від 0,125 мм до 0,4 мм.
9. Нарізне трубне з'єднання за п. 7, яке відрізняється тим, що в зібраному стані герметичне зміщене відносно центра ущільнення є відділеним від першої нарізної ділянки й четвертої нарізної ділянки в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання частиною другого зазору, ніпель і розтруб перебувають на відстані один від одного в радіальному напрямку в частині другого зазору, так що в частині першого зазору між ніпелем і розтрубом утворений другий зазор.
10. Нарізне трубне з'єднання за п. 9, яке відрізняється тим, що другий зазор включає осьовий зазор від 0,1 мм до 2 мм.
11. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що кожна з першої, другої, третьої та четвертої нарізних ділянок містить різьбу з формою профілю типу "ластівчин хвіст", при цьому опорна грань різьби з формою профілю типу "ластівчин хвіст" має негативний нахил.
12. Нарізне трубне з'єднання за п. 11, яке відрізняється тим, що різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" має кут задньої грані від -3,5 до -4,5 градуса.
13. Нарізне трубне з'єднання за п. 12, яке відрізняється тим, що кут задньої грані становить від -3,9 до -4,1 градуса.
14. Нарізне трубне з'єднання за п. 12, яке відрізняється тим, що різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" має кут опорної грані від -0,5 до -1,5 градуса.
15. Нарізне трубне з'єднання за п. 13, яке відрізняється тим, що кут опорної грані становить від -0,9 до -1,1 градуса.
16. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що кожний із КПН і КПР становить приблизно ±2 % (ПКПР+ПКПН).
17. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що ефективність міцності на розтягання нарізного трубного з'єднання становить від 81 до 92 %.
18. Нарізне трубне з'єднання, що містить:
першу трубу, при цьому перша труба містить ніпельний елемент, що проходить від кінця основного корпусу першої труби до торцевого кінця першої труби, причому ніпельний елемент містить дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби містять першу нарізну ділянку та другу нарізну ділянку, причому перша нарізна ділянка відділена від другої нарізної ділянки першою ущільнюючою поверхнею, перша нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем першої труби та першою ущільнюючою поверхнею, і друга нарізна ділянка розташована між першою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу першої труби; і
другу трубу, при цьому друга труба містить розтрубний елемент, що проходить від кінця основного корпусу другої труби до торцевого кінця другої труби, причому розтрубний елемент містить дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби містять третю нарізну ділянку та четверту нарізну ділянку, причому третя нарізна ділянка відділена від четвертої нарізної ділянки другою ущільнюючою поверхнею, третя нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем другої труби та другою ущільнюючою поверхнею, і четверта нарізна ділянка розташована між другою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу другої труби,
при цьому ніпельний елемент містить критичний переріз ніпеля (КПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби другої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу першої труби, розтрубний елемент містить критичний переріз розтруба (КПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби четвертої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу другої труби, розтрубний елемент містить проміжний критичний переріз розтруба (ПКПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби третьої нарізної ділянки, яка є найближчою до другого ущільнення другої труби, і ніпельний елемент містить проміжний критичний переріз ніпеля (ПКПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби першої нарізної ділянки, яка є найближчою до першої ущільнюючої поверхні першої труби,
при цьому в зібраному стані перша ущільнююча поверхня входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею в радіальному напрямку, утворюючи зміщене відносно центра герметичне ущільнення, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання,
при цьому перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням:
КПН становить приблизно ±5 % КПР,
кожне із КПН і КПР становить приблизно ±5 % (ПКПР+ПКПН), і
загальна довжина другої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину першої нарізної ділянки, становить не менш ніж 2,0.
19. Нарізне трубне з'єднання за п. 18, яке відрізняється тим, що загальна довжина третьої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину четвертої нарізної ділянки, становить не менш ніж 2,0.
20. Нарізне трубне з'єднання за п. 18, яке відрізняється тим, що загальна довжина другої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину першої нарізної ділянки, становить від 2,5 до 4.
21. Нарізне трубне з'єднання за п. 18, яке відрізняється тим, що загальна кількість витків у другій нарізній ділянці, розділена на загальну кількість витків у першій нарізній ділянці, є більшою ніж 1,5 і меншою ніж 3,0.
Текст
Реферат: Нарізне трубне з'єднання містить першу трубу й другу трубу. Перша труба містить ніпельний елемент, а друга труба містить розтрубний елемент. Площа критичного перерізу ніпеля становить приблизно ±5 % площі критичного перетину розтруба розтрубного елемента. Площа кожного із критичних перерізів ніпеля або розтруба становить приблизно ±5 % від суми площ проміжного критичного перерізу розтруба розтрубного елемента й проміжного критичного перерізу ніпеля ніпельного елемента. У згвинченому стані перша ущільнююча поверхня ніпеля входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею на розтрубі в радіальному напрямку, утворюючи зміщене відносно центра герметичне ущільнення, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання. UA 115338 C2 (12) UA 115338 C2 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Передумови створення винаходу Область винаходу [0001] Даний винахід відноситься до трубних нарізних з'єднань і замкових з'єднань та вузлів труб, що підлягають зчленуванню за допомогою різьби. Розгляд передумов створення винаходу [0002] Труби, описані тут, використовуються в промисловості й, зокрема, у вузлах або нарізних з'єднаннях, використовуваних в обсадних колонах для обсаджування, або для ліній трубного технологічного оснащення, або для обсадної труби, або хвостовика, або водовіддільної колони для експлуатації, або дослідження, або розробки нафтових або газових свердловин. Нарізні вузли або місця з'єднання, описані тут, також можуть використовуватися для будь-яких цілей, де може бути необхідне складання трубопроводів або трубної арматури, такої, наприклад, як у геотермальних або теплових електростанціях. Нарізний вузол, описаний тут, зокрема є корисним при складанні металевих труб, використовуваних для обсаджування нафтових або газових свердловин або для так званих хвостовиків за межами нижньої частини обсадної колони, як пояснюється нижче. [0003] Відомі численні типи вузлів для нафтових і газових труб, які забезпечують задовільні результати з погляду механічних характеристик і герметичності, навіть при жорстких умовах експлуатації. Деякі із цих вузлів використовуються із трубами, оснащеними конічними різьбами на обох кінцях, які з'єднуються за допомогою муфт, що мають два відповідні конічні охоплюючі різьби. Цей спосіб складання забезпечує перевагу, що полягає в наданні двом компонентам вузла твердості внаслідок присутності зачеплення з натягом, яке створюється між охоплюваною різьбою та охоплюючою різьбою. [0004] Однак зовнішній діаметр цих муфт більше, ніж діаметр відповідних труб, і коли ці вузли використовують із обсадними трубами, під муфти необхідно бурити стовбури свердловин збільшеного діаметра відповідно до зовнішнього діаметра муфт. У випадку дуже глибоких свердловин із глибиною, що перевищує 4000 метрів, при використанні цих муфт внутрішній діаметр першої обсадної колони й, у результаті, діаметр свердловини поблизу поверхні може бути у два рази більшим, ніж він міг би бути при використанні тонких муфт, зовнішній діаметр яких незначно перевищує діаметр відповідних труб обсадних колон. [0005] Для запобігання цієї складності можуть застосовуватися вузли без муфти або хомута. У цьому випадку для одержання тонкого вузла кожний із трубних елементів має один кінець із охоплюваною різьбою і один кінець із охоплюючою різьбою. Ці вузли або з'єднання в основному відносяться до внутрішніх вузлів або сполучень на відміну від вузлів або сполучень, у яких застосовують муфту або гільзу. Така ж необхідність у внутрішніх зчленуваннях також існує у випадку хвостовиків, що втримуються обсадною колоною в її нижній частині, які не зацементовані в стовбурі свердловини й часто проходять горизонтально для досягнення нафтового або газового продуктивного шару. Зокрема, при розробці незвичайних родовищ газу, таких як так звані сланцеві газові колектори, потрібні тонкі хвостовики такого невеликого діаметра із внутрішніми з'єднаннями. [0006] Внутрішні вузли зазвичай виконують на трубах, які мають збільшений діаметр на кінці, відповідному до охоплюючої різьби, і зменшений діаметр на кінці, відповідному до охоплюваної різьби. Це робиться для того, щоб одержати достатню товщину матеріалу труб з метою забезпечення геометричної й механічної міцності вузла, який скріплює труби. [0007] Збільшити міцність вузла з охоплюваною різьбою та охоплюючою різьбою можна за рахунок застосування різьби на двох послідовних ділянках або щаблях замість тільки одного. Кожний із щаблів різьби має різні діаметри різьби й відділений центральним кільцевим упором. За рахунок цього упору можна одержати достатнє затягування різьби, при цьому уникаючи надмірного нагвинчування. У випадку різьби з опорними гранями з негативним нахилом упор забезпечує можливість затягування цієї різьби на їхніх сторонах з негативним нахилом, і це зменшує небезпеку розчіплювання різьби внаслідок дії тягнучих зусиль, які можуть або не можуть сполучатися з більшими тисками. Однак упор між щаблями різьби вимагає розподілу радіальної товщини матеріалу у вузлі сполучення, тим самим збільшуючи загальний зовнішній діаметр вузла в місці сполучення. Короткий виклад наведених в якості прикладу аспектів удосконалень [0008] В одному із прикладів надане нарізне трубне з'єднання, що містить першу трубу (яка також називається перший трубний елемент) і другу трубу (яка також називається другий трубний елемент). З'єднання може являти собою, наприклад, нарізне напівпрохідне з'єднання. Перша труба містить ніпельний елемент (який також називається трубний охоплюваний кінець), який проходить від кінця основного корпусу першої труби до торцевого кінця першої труби. Основний корпус першої труби може мати по суті постійний внутрішній і зовнішній діаметри 1 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 уздовж осьового напрямку першої труби. Ніпельний елемент містить дві радіально зміщені ділянки (щаблі) зовнішньої різьби. Дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби включають першу нарізну ділянку та другу нарізну ділянку. Перша нарізна ділянка відділена від другої нарізної ділянки першою ущільнюючою поверхнею. Перша нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем першої труби та першою ущільнюючою поверхнею, а друга нарізна ділянка розташована між першою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу першої труби. [0009] Друга труба містить розтрубний елемент (який також називається трубний охоплюючий кінець), який проходить від кінця основного корпусу другої труби до торцевого кінця другої труби. Основний корпус другої труби може мати по суті постійний внутрішній і зовнішній діаметри уздовж осьового напрямку другої труби. Розтрубний елемент містить дві радіально зміщені ділянки (щаблі) внутрішньої різьби. Дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби включають третю нарізну ділянку й четверту нарізну ділянку. Третя нарізна ділянка відділена від четвертої нарізної ділянки другою ущільнюючою поверхнею. Третя нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем другої труби й другою ущільнюючою поверхнею, а четверта нарізна ділянка розташована між другою ущільнюючою поверхнею й кінцем основного корпусу другої труби. У згвинченому стані перша ущільнююча поверхня входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею в радіальному напрямку, утворюючи герметичне зміщене відносно центру ущільнення, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання. [0010] Кожний із двох щаблів конусної різьби містить вхідну частину на стороні торцевого кінця відповідного одного з першого трубного елемента й другого трубного елемента й вихідну частину на протилежній стороні. Кожна вхідна частина на першому трубному елементі входить у зачеплення з вихідною частиною на другому трубному елементі, і кожна вхідна частина на другому трубному елементі входить у зачеплення з вихідною частиною на першому трубному елементі. Зовнішній діаметр розтруба не більше ніж на 10 % (переважно не більше ніж на 6 %) перевищує номінальний зовнішній діаметр першого й другого трубних елементів. [0011] Ніпельний елемент має критичний переріз ніпеля (КПН), розташований по западині різьби другої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу першої труби. У КПН діє повна напруга, що передається через всю різьбу ніпеля. Розтрубний елемент має критичний переріз розтруба (КПР), розташований по западині різьби четвертої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу другої труби. У КПР діє повна напруга, що передається через всю різьбу розтруба. Розтрубний елемент має проміжний критичний переріз розтруба (ПКПР), розташований по западині різьби третьої нарізної ділянки, яка є найближчою до другої ущільнюючої поверхні другої труби. У ПКПР діє напруга, що передається через третю нарізну ділянку розтруба. Ніпельний елемент має проміжний критичний переріз ніпеля (ПКПН), розташований по западині різьби першої нарізної ділянки, яка є найближчою до першої ущільнюючої поверхні першої труби. У ПКПН діє напруга, що передається через першу нарізну ділянку ніпеля. В одному варіанті здійснення даного винаходу перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням: КПН становить приблизно ± 5 % КПР, кожне із КПН і КПР становить приблизно ± 5 % (ПКПР + ПКПН), і ПКПР/ПКПН становить не менш ніж 2,0. В іншому варіанті здійснення цього винаходу перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням: КПН становить приблизно ± 5 % КПР, кожне із КПН і КПР становить приблизно ± 5 % (ПКПР + ПКПН), і загальна довжина другої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину першої нарізної ділянки, становить не менш ніж 2,0. Короткий опис декількох видів графічних матеріалів [0013] Більш повне розуміння винаходу та багатьох з його супутніх переваг забезпечується за рахунок наведеного нижче докладного опису, розглянутого разом із супутніми графічними матеріалами, де: [0014] Фіг. 1 являє собою поперечний переріз замкового з'єднання з охоплюваним та охоплюючим трубними елементами, згвинченими разом відповідно до необмежуючого варіанта здійснення цього винаходу; [0015] Фіг. 2 представляє докладний вид у перерізі ущільнюючої частини замкового з'єднання, показаного на Фіг. 1, відповідно до необмежуючого варіанта здійснення цього винаходу; [0016] Фіг. 3 являє собою докладний вид у перерізі однієї із вхідних частин різьби замкового з'єднання, показаного на Фіг. 1, відповідно до необмежуючого варіанта здійснення цього винаходу; 2 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0017] Фіг. 4 являє собою поперечний переріз звичайного замкового з'єднання, що містить центральний заплечик і кінцеві ущільнення біля торцевих кінців ніпеля й розтруба; і [0018] Фіг. 5 являє собою частковий переріз уздовж осі XI-XI профілю охоплюваної конічної нарізної ділянки; [0019] Фіг. 6 являє собою докладний вид у перерізі однієї із вхідних частин різьби замкового з'єднання згідно з Фіг. 1 відповідно до необмежуючого варіанта здійснення цього винаходу. Докладний опис [0020] Певна термінологія використовується в наступному описі тільки для зручності та не є обмежуючою. У наступному описі терміни "вузол", або "замкове з'єднання", або "сполучення" мають те ж саме значення, за винятком випадків, коли кожний із цих термінів використовується в конкретному контексті, який надає конкретному терміну додаткове значення. Термін "труби" охоплює будь-який тип труб або трубних компонентів, або трубної арматури, що існують на даний момент, або використання яких є бажаним у промисловості. Терміни "упор", або "упорна поверхня", або "заплечик" у наступному описі мають те ж саме значення, за винятком випадку, коли кожний із цих термінів використовується в конкретному контексті, який надає конкретному терміну додаткове значення. [0021] Патент США № 5687999 описує з'єднання із двома герметичними ущільнюючими поверхнями метал-метал на внутрішньому й зовнішньому кінцях замкового з'єднання за межами кінців нарізних частин. Увесь зміст патенту США № 5687999 включений в даний документ за допомогою посилання, і Фіг. 2 і 3 патенту США № 5687999 відтворені в якості Фіг. 4 і 5 цього винаходу. [0022] Як показано на Фіг. 4, у цьому прикладі кожний охоплюваний елемент та охоплюючий елемент має область із двома нарізними ділянками, відповідно нарізними ділянками 4, 5 для охоплюваного елемента 1 і нарізними ділянками 6, 7 для охоплюючого елемента 2, між якими розташована кільцева упорна поверхня або заплечик 24. Середні частини цих нарізних ділянок 4, 5 і 6, 7 є конічними. [0023] Чотири конічні нарізні ділянки – 4, 5 охоплюваного елемента й 6, 7 охоплюючого елемента – мають на кожному зі своїх кінців зону збігу різьби на якій висота витків різьби зменшується до нульового значення. Зменшення висоти витків різьби може бути виконане або за допомогою механічної обробки вершин різьби до постійного діаметра відносно осі охоплюваного або охоплюючого елемента, для створення так званої вихідної частини різьби, або за допомогою механічної обробки постійного діаметра западин різьби відносно осі, для створення так званої вхідної частини різьби. Внаслідок складання двох охоплюваних та охоплюючих елементів, їхні різьби остаточно входять у зачеплення у відповідних посадкових місцях, як у середніх частинах різьби, так і в кінцевих зонах, з різьбою, що сходить нанівець. [0024] Як показано на Фіг. 4, у цих кінцевих зонах вершини й западини різьби, що сходить нанівець, обмежуються в напрямку назовні або в напрямку усередину за рахунок сходження великого діаметра 16, 17 конічної частини або малого діаметра 18, 19 конічної частини, кожний з яких продовжує поверхня середньої частини різьби, і малим діаметром 20, 21 циліндричної частини або більшим діаметром 22, 23 циліндричної частини. Можна побачити, що різниця між діаметрами цих циліндричних поверхонь 21 і 22 відповідає радіальній висоті "D" кільцевого упору або заплечика 24 у центральній зоні вузла 3. Цей кільцевий упор або заплечик 24 утворено за рахунок двох поверхонь охоплюваного елемента 1 та охоплюючого елемента 2, які впираються один в одного. [0025] У замковому з'єднанні, показаному на Фіг. 4, упор 24 не виконує ніяку герметизуючу або ущільнюючу функцію. Зокрема, упор 24 не забезпечує ущільнення за всіх нормальних робочих умов вузла. Замість цього дві герметичні ущільнюючі поверхні 27, 28 метал-метал розташовані на внутрішньому й зовнішньому кінцях замкового з'єднання за межами кінців нарізних частин. [0026] Як показано на Фіг. 5, опорні грані охоплюваної різьби, такі як 30, мають утворюючу з негативним нахилом A приблизно від -3° до -20° відносно лінії, що проходить перпендикулярно осі XI-XI елемента. При згвинчуванні взаємодія між цими різьбами з опорною гранню з негативним нахилом і упором 24 забезпечує можливість затягування охоплюваного елемента 1 та охоплюючого елемента 2 впритул один до одного. Це, зокрема, виключає ризики, пов'язані з розчіплюванням або відділенням на різьбі. [0027] У з'єднанні, показаному на Фіг. 4 і 5, поверхні заплечика (або упору) на охоплюваному та охоплюючому елементах, перпендикулярні осі XI-XI, для даної радіальної різниці D збільшують механічну міцність замкового з'єднання. Тому також можна зробити значення критичної товщини E2 на охоплюваному елементі 1 і El на охоплюючому елементі 2 максимально великим. Відсутність поверхонь ущільнення метал/метал у центральній зоні – 3 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поверхні, ефективність яких, як уже пояснювалося, є незадовільною відповідно до патенту США № 5687999 внаслідок твердості цієї зони – забезпечує можливість переміщення двох конічні нарізних ділянок ближче одна до одної й, таким чином, поліпшення згідно з зазначеним патентом дії стосовно з'єднання між двома охоплюваними та охоплюючими елементами. [0028] Однак оскільки радіальний простір, зайнятий ущільнюючими поверхнями 27 і 28, розташований в товстих місцях стінок у з'єднанні, показаному на Фіг. 4, гарні ущільнюючі властивості цього з'єднання не призводять до високої ефективності міцності на розтягання. Зокрема, заявники встановили, що ефективність міцності на розтягання з'єднання, показаного на Фіг. 4, досягає тільки 70 – 80 % ефективності міцності на розтягання. Ефективність міцності на розтягання з'єднання є відношенням найменшого "критичного перерізу" різьби до перерізу корпусу труби й обмежує ефективність з'єднання. З іншого боку, збільшення товщини кінців охоплюваної та охоплюючої частин зменшує розмір області центрального заплечика й, таким чином, зменшує опір з'єднання стиску. [0029] На Фіг. 1-3 зображене наведене як приклад з'єднання, ефективність міцності на розтягання якого перебуває в діапазоні від приблизно 81 % до приблизно 92 % і переважно від приблизно 85 % до приблизно 92 %. Як пояснюється більш докладно нижче, у цьому прикладі не застосовується центральний заплечик. В іншому аспекті цей приклад збільшує до максимуму опір внутрішньому тиску з'єднання за рахунок надання більшої товщини матеріалу на радіусі зовні радіуса, зміщеного відносно центру ущільнення (удалині від центральної осі з'єднання), ніж усередині радіуса, зміщеного відносно центру ущільнення (у напрямку центральної осі з'єднання). У цьому прикладі, без обмеження, також застосовується різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" з опорними гранями з негативним нахилом, щоб забезпечити ефект осьового замикання при складанні й уникнути або знизити небезпеку вискакування з різьби при напрузі, наприклад, у нафтовій свердловині. [0030] На Фіг. 1 зображене з'єднання, яке містить перший трубний елемент і другий трубний елемент. Перший трубний елемент має трубний охоплюваний кінець 101, а другий трубний елемент має трубний охоплюючий кінець 102. Трубний охоплюваний кінець 101 першого трубного елемента називається "ніпель", а охоплюючий кінець 102 другого трубного елемента називається "розтруб". Приклад на Фіг. 1 являє собою нарізне напівпрохідне з'єднання, тобто з'єднання, у якому зовнішній діаметр розтруба тільки трохи більше, ніж зовнішній діаметр труби, де два елементи, ніпель 101 і розтруб 102, виконані на кінцях. І ніпель 101, і розтруб 102 містять два щаблі конічної різьби та зміщене відносно центру ущільнення 125. Ніпель містить нарізну ділянку 104 малого діаметра й нарізну ділянку 105 великого діаметра. Розтруб містить нарізну ділянку 106 малого діаметра й нарізну ділянку 107 великого діаметра. З'єднання має частину (104, 106) із внутрішньою різьбою і частину (105, 107) із зовнішньою різьбою. Частина 125 зі зміщеним відносно центру ущільненням розташована між частиною (104, 106) із внутрішньою різьбою і частиною (105, 107) із зовнішньою різьбою. [0031] КонФігурація різьби з'єднання, показаного на Фіг. 1, може бути подібної до тієї, яка описана з посиланням на приклад на Фіг. 4 і 5. Таким чином, кожний щабель різьби містить вхідну частину на стороні вільного кінця (торцевого кінця) елемента й вихідну частину на протилежній стороні. Кожна вхідна частина на ніпелі 101 входить у зачеплення з вихідною частиною на розтрубі 102, і кожна вхідна частина на розтрубі 102 входить у зачеплення з вихідною частиною на ніпелі 101. Вхідні й вихідні ділянки можуть бути повними вхідними/вихідними ділянками або неповними вхідними/вихідними ділянками, тобто в цьому останньому випадку висота різьби не зменшується до нуля. Швидкість збігу висоти різьби також може змінюватися уздовж вхідної/вихідної ділянки, щоб уникнути довгої нарізної частини. Додатково, як буде розглянуто докладніше з посиланням на Фіг. 3, точка переходу між вхідною і вихідною ділянками введеної в зачеплення різьби може не перебувати в тому самому місці. [0032] Альтернативно конФігурація різьби з'єднання, показаного на Фіг. 1, може характеризуватися формою профілю типу "ластівчин хвіст", як показано на Фіг. 6. Осьовий переріз витка 234 різьби з формою профілю типу "ластівчин хвіст" на ніпелі 101 збільшується завширшки по осі зі збільшенням відстані від центральної лінії з'єднання. Подібним чином осьовий переріз витка 236 різьби з формою профілю типу "ластівчин хвіст" на розтрубі 102 збільшується завширшки по осі зі зменшенням відстані від центральної лінії з'єднання. [0033] Опорна грань 230 різьби 234 з формою профілю типу "ластівчин хвіст" може мати негативний опорний кут 222. Опорний кут 222 утворений між поверхнею опорної грані 230, зображеної в перерізі, і лінією 220, що проходить перпендикулярно осі 250 елемента. В одному варіанті здійснення опорний кут 222 становить від приблизно -0,5 градуса до -1,5 градуса. В іншому варіанті здійснення винаходу опорний кут 222 становить від приблизно -0,9 градуса до 4 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1,1 градуса. У ще одному варіанті здійснення винаходу опорний кут 222 становить приблизно -1 градус. [0034] Задня грань 232 витка 234 різьби з формою профілю типу "ластівчин хвіст" може мати негативний задній кут 224. Задній кут 224 утворений між поверхнею задньої грані 232, зображеної в перерізі, і лінією 220, що проходить перпендикулярно осі 250 елемента. В одному варіанті здійснення задній кут 224 становить від приблизно -3,5 градуса до -4,5 градуса. В іншому варіанті здійснення винаходу задній кут 224 становить від приблизно -3,9 градуса до -4,1 градуса. У ще одному варіанті здійснення винаходу задній кут 224 становить приблизно -4 градуса. [0035] Щоб підвищити ефективність міцності на розтягання з'єднання, показаного на Фіг. 1, на додаток до двоступінчастого з'єднання із вхідними й вихідними частинами на кінцях кожної різьби цей приклад передбачає конкретний баланс між чотирма критичними ділянками з'єднання. Ці ділянки містять критичний переріз 171 ніпеля (КПН), проміжний критичний переріз 172 розтруба (ПКПР), проміжний критичний переріз 173 ніпеля (ПКПН) і критичний переріз 174 розтруба (КПР). КПН 171 являє собою поперечний переріз ніпеля (який також називається трубним охоплюваним кінцем) 101, у якому діє повна напруга, що передається через всю різьбу, і який розташований на кінці трубного охоплюваного кінця 101, протилежного вільному кінцю (торцевому кінцю) трубного охоплюваного кінця 101. КПР 174 являє собою поперечний переріз розтруба (який також називається трубний охоплюючий кінець) 102, у якому діє повна напруга, що передається через всю різьбу і який розташований на кінці трубного охоплюючого кінця 102, протилежного торцевому кінцю трубного охоплюючого кінця 102. ПКПР 172 являє собою поперечний переріз трубного охоплюючого кінця 102, у якому діє напруга, що передається через частину 107 із зовнішньою різьбою трубного охоплюючого кінця 102 і який розташований на кінці частини 107 із зовнішньою різьбою, протилежному вільному кінцю (торцевому кінцю) трубного охоплюючого кінця 102. ПКПН являє собою поперечний переріз трубного охоплюваного кінця 101, у якому діє напруга, що передається через частину 104 із внутрішньою різьбою трубного охоплюваного кінця 101 і який розташований на кінці частини 104 із внутрішньою різьбою, протилежному вільному кінцю (торцевому кінцю) трубного охоплюваного кінця 101. [0036] Якщо поперечний переріз в одній із цих чотирьох критичних ділянок з'єднання не є досить великим, у цьому місці може утворюватися розрив. КПН і КПР становлять небезпеку розриву біля кінця відносно ніпеля 101 і розтруба 102. Сума ПКПН і ПКПР становить небезпеку розриву за рахунок напруги біля зміщеного відносно центру ущільнення 125. Авторами даного винаходу було встановлено, що підвищена ефективність міцності на розтягання може бути досягнута при виконанні наступного конкретного взаємозв'язку: КПН ~ (ПКПР + ПКПН) ~ КПР У цьому прикладі символ "~" означає рівність із допуском ± 5 %. [0037] Авторами винаходу було встановлено, що балансування ефективності між вищевказаними чотирма критичними ділянками таким чином, який викладений вище, збільшує до максимуму й підтримує ефективність з'єднання (~90 %) поряд зі збільшенням до максимуму області ущільнення з метою одержання більшого опору моменту, і як і раніше забезпеченням ефективності з'єднання в осьовому напрямку. [0038] Також взаємозв'язок між критичними перерізами може включати менші значення різниці, рівні 2 % або навіть 1 %. Переважно сума ПКПН і ПКПР більше, ніж найбільше із КПН і КПР, з метою запобігання розриву біля зміщеного відносно центру ущільнення. У кращому варіанті здійснення трубне з'єднання не містить упорний заплечик. В іншому варіанті здійснення зміщене відносно центру ущільнення 125 нарізного трубного з'єднання являє собою тільки герметичне ущільнення усередині нарізного трубного з'єднання. [0039] Як показано на Фіг. 2, ущільнення 125 у цьому прикладі має ущільнюючу поверхню 152 на ніпелі 101, що забезпечує з ущільнюючою поверхнею 162 на розтрубі 102 ущільнення в радіальному напрямку. Таким чином, коли з'єднання згвинчене, ущільнюючі поверхні 152 і 162 ніпеля й розтруба перебувають у щільному контакті внаслідок радіальної взаємодії між ними. [0040] Як показано на Фіг. 2, поверхні розтруба й ніпеля мають форму, щоб забезпечувати радіальний зазор 210 між поверхнею 153 на ніпелі й відповідною поверхнею 163 на розтрубі. Ці поверхні не забезпечують ущільнення. [0041] Другий зазор 212 розташований між ущільненням 125 і різьбою на протилежній від зазору 210 стороні ущільнення 125. Зазор 212 являє собою радіальний зазор, який утворений між циліндричними поверхнями 151 і 161 відповідно на ніпелі 101 і розтрубі 102. Зазор 210 призначений для зниження напруги в коротких нарізних ділянках 104 і 106 при згвинчуванні. Зазори 210 і 212 можуть бути симетричними. У переважному варіанті здійснення зазори 210 і 5 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 212 не є симетричними, і щоб надати ущільнюючій поверхні 152 більшої пружності, може бути додана канавка, утворена поверхнею 153. Пружність може знижувати або знімати концентрацію напруг на ущільненні 125, а також трохи підвищувати ефективність ущільнення. Канавка 153 може бути розташована під кутом переходу ущільнення розтруба й підніматися із закругленням на приблизно 0,5 мм. Діаметр канавки 153 може бути на 1 мм менше, ніж ущільнення ніпеля 125. [0042] Згідно з Фіг. 1 нарізне трубне з'єднання відповідно до необмежуючого варіанта здійснення даного винаходу містить першу трубу з ніпельним елементом 101, що проходять від кінця основного корпусу першої труби до торцевого кінця першої труби. Ніпельний елемент 101 містить дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби: першу нарізну ділянку 104 і другу нарізну ділянку 105. Перша нарізна ділянка 104 відділена від другої нарізної ділянки 105 першою ущільнюючою поверхнею 152. Перша нарізна ділянка 104 розташована між торцевим кінцем першої труби й першою ущільнюючою поверхнею 152. Друга нарізна ділянка 105 розташована між першою ущільнюючою поверхнею 152 і кінцем основного корпусу першої труби. [0043] Друга труба містить розтрубний елемент 102, що проходить від кінця основного корпусу другої труби до торцевого кінця другої труби. Розтрубний елемент містить дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби: третю нарізну ділянку 107 і четверту нарізну ділянку 106. Третя нарізна ділянка 107 відділена від четвертої нарізної ділянки 106 другою ущільнюючою поверхнею 162. Третя нарізна ділянка 107 розташована між торцевим кінцем другої труби й другою ущільнюючою поверхнею 162. Четверта нарізна ділянка 106 розташована між другою ущільнюючою поверхнею 162 і кінцем основного корпусу другої труби. [0044] Ніпельний елемент містить критичний переріз 171 ніпеля (КПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби другої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу першої труби. Розтрубний елемент містить критичний переріз 174 розтруба (КПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби четвертої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу другої труби. Розтрубний елемент 102 містить проміжний критичний переріз 172 розтруба (ПКПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби третьої нарізної ділянки, яка є найближчою до другої ущільнюючої поверхні другої труби. Ніпельний елемент 101 містить проміжний критичний переріз 173 ніпеля (ПКПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби першої нарізної ділянки, яка є найближчою до першої ущільнюючої поверхні першої труби. [0045] У складеному стані перша ущільнююча поверхня 152 входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею 162 у радіальному напрямку, утворюючи герметичне зміщене відносно центру ущільнення 125, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання. У цьому варіанті здійснення ущільнення 125 є зміщеним відносно центру, тому що воно розташоване ближче до торцевого кінця першої труби, ніж до торцевого кінця другої труби. Перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням: [0046] КПН становить приблизно ± 5 % КПР, кожне із КПН і КПР становить приблизно ± 5 % (ПКПР + ПКПН), і ПКПР/ПКПН не менш ніж 2,0. [0047] У переважному варіанті здійснення ПКПР/ПКПН становить від 2 до 5. В іншому варіанті здійснення ПКПР/ПКПН становить від 2,5 до 3,0. У ще одному варіанті здійснення ПКПР/ПКПН має значення, не менше за значення, що перевищує 2,0, і не менше ніж 30,8 * OACE-25, де OACE – загальна ефективність з'єднання в десятковому форматі. [0048] Відповідно до варіанта здійснення даного винаходу у згвинченому стані герметичне зміщене відносно центру ущільнення 125 може бути відділене від другої нарізної ділянки 105 і третьої нарізної ділянки 107 в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання частиною 153/163 першого зазору, при цьому ніпель 101 і розтруб 102 перебувають на відстані один від одного в радіальному напрямку в частині 153/163 першого зазору, так що перший зазор 210 утворюється між ніпелем і розтрубом у частині 153/163 першого зазору. Перший зазор 210 може містити осьовий зазор від 3 мм до 15 мм і радіальний зазор від 0,125 мм до 0,4 мм. [0049] Відповідно до варіанта здійснення цього винаходу у згвинченому стані герметичне ущільнення 205 відділене від першої нарізної ділянки 104 і четвертої нарізної ділянки 106 в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання частиною 151/161 другого зазору. Ніпель і розтруб перебувають на відстані один від одного в радіальному напрямку в частині 151/161 другого зазору, так що другий зазор 212 утворений між ніпелем 101 і розтрубом 102 у частині 151/161 другого зазору. Другий зазор 212 може містити осьовий зазор, наприклад, від 0,1 мм до 2 мм у згвинченому стані. [0050] У переважному варіанті здійснення кожна з першої, другої, третьої й четвертої нарізних ділянок містить різьбу з формою профілю типу "ластівчин хвіст". Опорна грань різьби з 6 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 формою профілю типу "ластівчин хвіст" може мати негативний нахил. Різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" може мати кут задньої грані від -3,5 до -4,5 градуса. Кут задньої грані може становити від -3,9 до -4,1 градуса. Різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" може мати кут опорної грані від -0,5 до -1,5 градуса. У переважному варіанті здійснення кут опорної грані становить від -0,9 до -1,1 градуса. В одному варіанті здійснення вершини й западини можуть бути паралельними конусу різьби. У необмежуючому прикладі відсутня передбачена взаємодія граней, при цьому витки різьби виконані з можливістю замикання, у випадку, якщо ширина витка різьби розтруба й ніпеля рівні, і вони входять у зачеплення під час згвинчування. В одному варіанті здійснення витки різьби не утворюють герметичне ущільнення. [0051] У переважному варіанті здійснення витки різьби можуть мати змінну ширину, що збільшується. Опорні грані й задні грані мають різні кути нахилу, щоб створювати виток різьби змінної ширини, але відсутня зміна уздовж довжини різьби, і відсутні неоднорідності. В одному варіанті здійснення коефіцієнт клиноподібності витка для першої, другої, третьої та четвертої нарізних ділянок однаковий. Коефіцієнт клиноподібності може обиратися на підставі геометричних особливостей, таких як довжина різьби, кути граней, крок по гранях, радіуси граней і висота витка. Коефіцієнт клиноподібності також може бути обраний на підставі виробничих особливостей, таких як загальний час виробничого циклу, кількість проходів і розміри вставного різця. У необмежуючому варіанті здійснення коефіцієнт клиноподібності може становити від 3 до 6 %, або від 3,5 % до 4,5 %, або від 4 % до 4,25 %. У необмежуючому варіанті здійснення значення кроку різьби можуть перебувати в діапазоні 2-5 витків/дюйм або в діапазоні 3-4 витка на дюйм. [0052] У переважному варіанті здійснення кожне із КПН і КПР становить приблизно ± 3 % (ПКПР + ПКПН). В іншому варіанті здійснення кожне із КПН і КПР становить приблизно ± 2 % (ПКПР + ПКПН). У переважному варіанті здійснення (ПКПР + ПКПН) більше, ніж КПН і КПР. [0053]У переважному варіанті здійснення ефективність міцності на розтягання нарізного трубного з'єднання становить від приблизно 81 % до приблизно 92 % і переважно від приблизно 85 % до приблизно 92 %. В іншому варіанті здійснення ефективність міцності на розтягання нарізного трубного з'єднання становить від 89 % до 91 %. В іншому варіанті здійснення ефективність міцності на розтягання нарізного трубного з'єднання становить від 89 % до 90 %. [0054] У переважному варіанті здійснення КПН становить приблизно ± 5 % КПР, кожне із КПН і КПР становить приблизно ± 5 % (ПКПР + ПКПН), і загальна довжина другої (і/або третьої) нарізної ділянки, ділена на загальну довжину першої (і/або четвертої) нарізної ділянки, становить не менш ніж 2,0. У переважному варіанті здійснення таке відношення довжини різьби довгої нарізної ділянки до короткої нарізної ділянки становить від 2,0 до 4 і переважно від 2,5 до 4. В іншому варіанті здійснення відношення довжин різьби становить не менше за значення, що перевищує 2,0, і не менш ніж 37,2 * OACE-30,5, де OACE – загальна ефективність з'єднання в десятковому форматі, наприклад 90 %. [0055] В іншому варіанті здійснення загальна кількість витків на другій нарізній ділянці, ділена на загальну кількість витків на першій нарізній ділянці, більше за 1,5 і менше за 3,0. У ще одному варіанті здійснення загальна кількість витків на другій нарізній ділянці, ділена на загальну кількість витків на першій нарізній ділянці, більше за 1,7 і менше за 2,5. В іншому варіанті здійснення загальна кількість витків на другій нарізній ділянці, ділена на загальну кількість витків на першій нарізній ділянці, більше за 1,5 і не менше, ніж 19,2 * OACE-15,3, де OACE – загальна ефективність з'єднання в десятковому форматі, наприклад 89 %. [0056] З'єднання, показане на Фіг. 4, не відповідає вищезгаданій взаємодії між критичними ділянками. Замість цього з'єднання на Фіг. 4 характеризується меншими відношеннями критичних перерізів з'єднання (в % при порівнянні критичного перерізу труби) і, таким чином, ефективністю міцності на розтягання з'єднання (тобто найменшого з відношень з'єднання), яке менше, ніж, наприклад, викладене на Фіг. 1-3. [0057] У з'єднанні на Фіг. 4 радіальний простір, зайнятий ущільнюючими поверхнями 27, 28 у товстих кінцях охоплюваного елемента 1 та охоплюючого елемента 2, зменшує КПН і КПР. Навпаки, приклад на Фіг. 1-3 має таку конФігурацію зміщеного відносно центру ущільнення, яка дозволяє зробити товсті кінці різьби 105 великого діаметра на ніпелі й різьби 106 малого діаметра на розтрубі товстіше, ніж для з'єднання на Фіг. 4, без істотних недоліків і, таким чином, забезпечити новаторський взаємозв'язок між критичними перерізами, викладеними вище. [0058] Вибір одиночного зміщеного відносно центру ущільнення 125 на Фіг. 1 замість двох кінцевих ущільнень 27, 28 на Фіг. 4 дозволяє зменшити радіальний простір, зайнятий ущільненнями, і потім збільшити як КПН, так і КПР. Такий вибір також робить з'єднання менш сприйнятливим до небезпеки вискакування ніпеля й розтруба внаслідок тиску змащення у 7 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 випадку надлишкового нанесення змащення, змащення, обмеженого між кінцевими ущільненнями. [0059] Ущільнюючі поверхні 152 і 162 ущільнення 125 можуть бути конічними поверхнями по суті однакової конусності, або одна з поверхонь 152 і 162 може являти собою опукло вигнуту поверхню, наприклад, тороїдальну поверхню, утворену радіусом тора від 10 до 100 мм, а інша поверхня може бути конічною. Наприклад, може бути обрана конусність ущільнення 1/6 (16,7 %). КонФігурація ущільнюючих поверхонь 152 і 162 може бути обрана на підставі особливостей ущільнення й не повинна обиратися на підставі особливостей зменшення стирання. [0060] Як вже було відзначено, згвинчування різьби ніпеля й розтруба засноване на циліндрично-конічному з'єднанні, показаному на Фіг. 4. Наявність циліндрично-конічного входу на ніпелі на ділянці із зовнішньою різьбою і циліндрично-конічного входу на розтрубі на ділянці із внутрішньою різьбою збільшує до максимуму область заплечика в такий спосіб: (довжина циліндричного входу * конус різьби)/2 = збільшення висоти заплечика через одну вхідну частину різьби. Через те, що на кожній стороні заплечика 124 знаходиться одна вхідна частина різьби (одна на ніпелі, друга на розтрубі), загальне збільшення висоти заплечика буде становити суму збільшень через кожну вхідну частину різьби. На Фіг. 3 показаний докладний вид у розрізі однієї з нарізних вхідних частин замкового з'єднання, показаного на Фіг. 1. Особливо на Фіг. 3 показана вихідна частина різьби 107 розтруба 102 і вхідна частина різьби 105 ніпеля 101. Лінії 193 і 194 представляють лінії, які відповідають контуру конуса. Западини ніпеля у вхідній частині різьби є конічними, що обумовлене формою обробного різця. [0061] Точка переходу між вхідною й вихідною ділянкою зчеплених витків різьби необов'язково перебуває в одному положенні. Циліндричний відрізок різьби вхідних частин може становити, наприклад, від 3 до 4 кроків різьби. [0062] Конусність різьби може становити від 1/18 (5,555 %) до 1/6 (16,67 %). Вибір конуса різьби для кожного розміру з'єднання допомагає: 1. забезпечити ефективність з'єднання КПН ~ (ПКПР + ПКПН) ~ КПР; 2. забезпечити достатню вдосконалену нарізну область, щоб уникнути вискакування; і 3. збільшити до максимуму висоту заплечика, щоб збільшити до максимуму межу крутного моменту й/або опір стискаючим навантаженням або згинаючим навантаженням. [0063] Конусність різьби може відрізнятися для двох ступінчастих різьб 104 (106) і 105 (107). [0064] Довжина двох частин із внутрішньою і зовнішньою різьбою відрізняється, щоб збільшити до максимуму ефективність проміжних перерізів. Довжина частини із внутрішньою різьбою може становити, наприклад, від менш ніж 100 % до 10 % частини із зовнішньою різьбою і переважно менш ніж 50 % частини із зовнішньою різьбою. [0065] Додатково загальна вдосконалена нарізна область може бути більше, ніж 130 %, але не більш ніж 250 % найменшої критичної ділянки між КПН і КПР. [0066] Очевидно, у світлі вищевикладених ідей можливі численні модифікації й зміни цього винаходу. Тому слід розуміти, що в межах обсягу прикладеної формули винаходу винахід може бути здійснено інакше, ніж конкретно описано тут. [0067] Також різьба із профілем у формі гака на Фіг. 5 може бути замінена різьбою з іншими профілями. [0068] Також замість стандартного компаундного змащення (RP API 5A3) також може використовуватися сухе змащення з метою реалізації вузьких радіальних зазорів 210 і 212. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Нарізне трубне з'єднання, що містить: першу трубу, при цьому перша труба містить ніпельний елемент, що проходить від кінця основного корпусу першої труби до торцевого кінця першої труби, причому ніпельний елемент містить дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби містять першу нарізну ділянку й другу нарізну ділянку, причому перша нарізна ділянка відділена від другої нарізної ділянки першою ущільнюючою поверхнею, перша нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем першої труби та першою ущільнюючою поверхнею, і друга нарізна ділянка розташована між першою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу першої труби; і другу трубу, при цьому друга труба містить розтрубний елемент, що проходить від кінця основного корпусу другої труби до торцевого кінця другої труби, причому розтрубний елемент містить дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби містять третю нарізну ділянку й четверту нарізну ділянку, причому 8 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 третя нарізна ділянка відділена від четвертої нарізної ділянки другою ущільнюючою поверхнею, третя нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем другої труби та другою ущільнюючою поверхнею, і четверта нарізна ділянка розташована між другою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу другої труби, при цьому ніпельний елемент містить критичний переріз ніпеля (КПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби другої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу першої труби, розтрубний елемент містить критичний переріз розтруба (КПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби четвертої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу другої труби, розтрубний елемент містить проміжний критичний переріз розтруба (ПКПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби третьої нарізної ділянки, яка є найближчою до другого ущільнення другої труби, і ніпельний елемент містить проміжний критичний переріз ніпеля (ПКПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби першої нарізної ділянки, яка є найближчою до першого ущільнення першої труби, при цьому в зібраному стані перша ущільнююча поверхня входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею в радіальному напрямку, утворюючи герметичне зміщене відносно центра ущільнення, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання, при цьому перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням: КПН становить приблизно ±5 % КПР, кожне із КПН і КПР становить приблизно ±5 % (ПКПР+ПКПН), і ПКПР/ПКПН становить не менш ніж 2,0. 2. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що зміщене відносно центра ущільнення розташоване ближче до торцевого кінця першої труби, ніж до торцевого кінця другої труби. 3. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що ПКПР/ПКПН становить від 2,0 до 5,0. 4. Нарізне трубне з'єднання за п. 3, яке відрізняється тим, що ПКПР/ПКПН становить від 2,5 до 3,0. 5. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що трубне з'єднання не містить упорного заплечика. 6. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що зміщене відносно центра ущільнення являє собою тільки герметичне ущільнення усередині нарізного трубного з'єднання. 7. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що у зібраному стані герметичне зміщене відносно центра ущільнення відділене від другої нарізної ділянки і третьої нарізної ділянки в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання частиною першого зазору, ніпель і розтруб перебувають на відстані один від одного в радіальному напрямку в частині першого зазору, так що в частині першого зазору між ніпелем і розтрубом утворений перший зазор. 8. Нарізне трубне з'єднання за п. 7, яке відрізняється тим, що перший зазор включає осьовий зазор від 3 мм до 15 мм і радіальний зазор від 0,125 мм до 0,4 мм. 9. Нарізне трубне з'єднання за п. 7, яке відрізняється тим, що в зібраному стані герметичне зміщене відносно центра ущільнення є відділеним від першої нарізної ділянки й четвертої нарізної ділянки в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання частиною другого зазору, ніпель і розтруб перебувають на відстані один від одного в радіальному напрямку в частині другого зазору, так що в частині першого зазору між ніпелем і розтрубом утворений другий зазор. 10. Нарізне трубне з'єднання за п. 9, яке відрізняється тим, що другий зазор включає осьовий зазор від 0,1 мм до 2 мм. 11. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що кожна з першої, другої, третьої та четвертої нарізних ділянок містить різьбу з формою профілю типу "ластівчин хвіст", при цьому опорна грань різьби з формою профілю типу "ластівчин хвіст" має негативний нахил. 12. Нарізне трубне з'єднання за п. 11, яке відрізняється тим, що різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" має кут задньої грані від -3,5 до -4,5 градуса. 13. Нарізне трубне з'єднання за п. 12, яке відрізняється тим, що кут задньої грані становить від -3,9 до -4,1 градуса. 14. Нарізне трубне з'єднання за п. 12, яке відрізняється тим, що різьба з формою профілю типу "ластівчин хвіст" має кут опорної грані від -0,5 до -1,5 градуса. 15. Нарізне трубне з'єднання за п. 13, яке відрізняється тим, що кут опорної грані становить від -0,9 до -1,1 градуса. 16. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що кожний із КПН і КПР становить приблизно ±2 % (ПКПР+ПКПН). 9 UA 115338 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 17. Нарізне трубне з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що ефективність міцності на розтягання нарізного трубного з'єднання становить від 81 до 92 %. 18. Нарізне трубне з'єднання, що містить: першу трубу, при цьому перша труба містить ніпельний елемент, що проходить від кінця основного корпусу першої труби до торцевого кінця першої труби, причому ніпельний елемент містить дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки зовнішньої різьби містять першу нарізну ділянку та другу нарізну ділянку, причому перша нарізна ділянка відділена від другої нарізної ділянки першою ущільнюючою поверхнею, перша нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем першої труби та першою ущільнюючою поверхнею, і друга нарізна ділянка розташована між першою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу першої труби; і другу трубу, при цьому друга труба містить розтрубний елемент, що проходить від кінця основного корпусу другої труби до торцевого кінця другої труби, причому розтрубний елемент містить дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби, при цьому дві радіально зміщені ділянки внутрішньої різьби містять третю нарізну ділянку та четверту нарізну ділянку, причому третя нарізна ділянка відділена від четвертої нарізної ділянки другою ущільнюючою поверхнею, третя нарізна ділянка розташована між торцевим кінцем другої труби та другою ущільнюючою поверхнею, і четверта нарізна ділянка розташована між другою ущільнюючою поверхнею та кінцем основного корпусу другої труби, при цьому ніпельний елемент містить критичний переріз ніпеля (КПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби другої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу першої труби, розтрубний елемент містить критичний переріз розтруба (КПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби четвертої нарізної ділянки, яка є найближчою до кінця основного корпусу другої труби, розтрубний елемент містить проміжний критичний переріз розтруба (ПКПР), розташований по введеній у зачеплення западині різьби третьої нарізної ділянки, яка є найближчою до другого ущільнення другої труби, і ніпельний елемент містить проміжний критичний переріз ніпеля (ПКПН), розташований по введеній у зачеплення западині різьби першої нарізної ділянки, яка є найближчою до першої ущільнюючої поверхні першої труби, при цьому в зібраному стані перша ущільнююча поверхня входить у контакт із другою ущільнюючою поверхнею в радіальному напрямку, утворюючи зміщене відносно центра герметичне ущільнення, яке проходить в осьовому напрямку нарізного трубного з'єднання, при цьому перша й друга труби відповідають наступним співвідношенням: КПН становить приблизно ±5 % КПР, кожне із КПН і КПР становить приблизно ±5 % (ПКПР+ПКПН), і загальна довжина другої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину першої нарізної ділянки, становить не менш ніж 2,0. 19. Нарізне трубне з'єднання за п. 18, яке відрізняється тим, що загальна довжина третьої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину четвертої нарізної ділянки, становить не менш ніж 2,0. 20. Нарізне трубне з'єднання за п. 18, яке відрізняється тим, що загальна довжина другої нарізної ділянки, розділена на загальну довжину першої нарізної ділянки, становить від 2,5 до 4. 21. Нарізне трубне з'єднання за п. 18, яке відрізняється тим, що загальна кількість витків у другій нарізній ділянці, розділена на загальну кількість витків у першій нарізній ділянці, є більшою ніж 1,5 і меншою ніж 3,0. 10 UA 115338 C2 11 UA 115338 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюTubular threaded connection
Автори англійськоюRussell, Elder, Maillon, Bertrand, Oku, Yousuke
Автори російськоюРассел Элдэр, Мэльон Бертран, Оку Йоусуке
МПК / Мітки
МПК: E21B 17/042, F16L 25/10, F16L 15/04
Мітки: з'єднання, трубне, нарізне
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/14-115338-trubne-narizne-zehdnannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Трубне нарізне з’єднання</a>
Попередній патент: Спосіб збагачення некондиційних гематитових руд
Наступний патент: Удобрювально-посівний агрегат
Випадковий патент: Спосіб виготовлення текстурних покриттів з цементобетону