Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Герметичне різьбове з'єднання, утворене охоплюваною трубою (1) та трубою (2), що охоплює, з упорними конічними різьбами (3) з конусністю 1:16, при цьому профіль упорної конічної різьби (3) має вигляд нерівнобедреної трапеції з упорною гранню витка (4), розташованою під більшим кутом до напрямку дії навантаження, охоплювана труба (1) та труба (2), що охоплює, контактують між собою конічними опорними поверхнями, виконаними відповідно на зовнішній поверхні охоплюваної труби (1) на ділянці між конічною різьбою (3) і торцем труби (1) у вигляді конічної опорної поверхні (5), на ділянці між конічною різьбою (3) і тілом труби (2) у вигляді конічної опорної поверхні (6), й конічними упорними поверхнями, виконаними відповідно на торці охоплюваної труби (1) у вигляді конічної упорної торцевої поверхні (7) під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби (3) та на внутрішній поверхні труби (2), що охоплює, на ділянці переходу опорної конічної поверхні (6) до тіла труби (2) у вигляді конічної упорної поверхні (8) під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби (3), яке відрізняється тим, що конічна опорна поверхня (5) на охоплюваній трубі (1) та конічна опорна поверхня (6) на трубі (2), що охоплює, виконані під кутом від 55° до 65° до нормалі осі різьби.

2. Герметичне різьбове з'єднання відповідно до п. 1, яке відрізняється тим, що на охоплюваній трубі (1) виконане циліндричне розточення (9), паралельне осі зазначеної труби (1), а на трубі (2), що охоплює, виконане циліндричне розточення (10), паралельне осі зазначеної труби (2), при цьому циліндричні розточення (9 і 10) виконані таким чином, що при збиранні різьбового з'єднання вони утворюють порожнину (11), що з однієї сторони обмежена циліндричним розточенням (9) на охоплюваній трубі (1), а з іншої сторони циліндричним розточенням (10) на трубі (2), що охоплює, причому довжина циліндричного розточення (9) на охоплюваній трубі (1) знаходиться в інтервалі від

L1.max = 5 +1 - ((ØF + 0,3) - ØC+0,15) x tg 30°

до

L1.min = 5 +1 - ((ØF + 0,1) - ØC) x tg 30°,

а довжина циліндричного розточення (10) на трубі (2), що охоплює, знаходиться в інтервалі від

L2.max = L6 + 1,2 - L1 - (ØЕ7 - ØА + 0,3) х 0,0625 - (ØА + 0,3 - ØF) х tg30°

до

L2.min = L6- 0,6 - L1 - (ØЕ7 - ØА) х 0,0625 - (ØА - ØF - 0,15) х tg30°,

де L1.max і L1.min  - максимальна й мінімальна довжини циліндричного розточення на охоплюваній трубі (1);

L2.max і L2.min - максимальна й мінімальна довжини циліндричного розточення на трубі, що охоплює (2);

А - діаметр циліндричного розточення (10) в трубі (2), що охоплює;

F - діаметр циліндричного розточення (9) в охоплюваній трубі (1);

С - діаметр конусної конічної упорної торцевої поверхні (7) охоплюваної труби (1);

Е7 - середній діаметр конічного з'єднання (3) в основній площині;

L1 - відстань від торця труби (2), що охоплює, до основної площини;

L6 - відстань від торця охоплюваної труби (1) до конічної упорної торцевої поверхні (8) труби, що охоплює (2).

Текст

1. Герметичне різьбове з'єднання, утворене охоплюваною трубою (1) та трубою (2), що охоплює, з упорними конічними різьбами (3) з конусністю 1:16, при цьому профіль упорної конічної різьби (3) має вигляд нерівнобедреної трапеції з упорною гранню витка (4), розташованою під більшим кутом до напрямку дії навантаження, охоплювана труба (1) та труба (2), що охоплює, контактують між собою конічними опорними поверхнями, виконаними відповідно на зовнішній поверхні охоплюваної труби (1) на ділянці між конічною різьбою (3) і торцем труби (1) у вигляді конічної опорної поверхні (5), на ділянці між конічною різьбою (3) і тілом труби (2) у вигляді конічної опорної поверхні (6), й конічними упорними поверхнями, виконаними відповідно на торці охоплюваної труби (1) у вигляді конічної упорної торцевої поверхні (7) під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби (3) та на внутрішній поверхні труби (2), що охоплює, на ділянці переходу опорної конічної поверхні (6) до тіла труби (2) у вигляді конічної упорної поверхні (8) під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби (3), яке відрізняється тим, що конічна опорна поверхня (5) на охоплюваній трубі (1) та конічна опорна поверхня (6) на трубі (2), що охоплює, виконані під кутом від 55° до 65° до нормалі осі різьби. 2. Герметичне різьбове з'єднання відповідно до п. 1, яке відрізняється тим, що на охоплюваній трубі (1) виконане циліндричне розточення (9), паралельне осі зазначеної труби (1), а на трубі (2), що U 2 (19) 1 3 рдловинах, що експлуатуються в складних геологічних умовах та агресивних середовищах. У сучасних умовах відбувається підвищення вимог до герметичності різьбових з'єднань обсадних труб, пов'язане з постійним ускладненням умов видобутку. Недостатня герметичність різьбового з'єднання найчастіше призводить до появи прискореного корозійного ураження металу у зоні різьбового з'єднання, течі і, надалі, до руйнування колон. Одним зі шляхів підвищення герметичності різьбового з'єднання є підбор оптимального співвідношення геометричних параметрів елементів різьбового з'єднання. З рівня техніки відомо герметичне різьбове з'єднання нафтопромислових труб, що включає охоплювану трубу й трубу, що охоплює, з конічними різьбами й конічними опорними поверхнями, перші контактуючі між собою з яких виконані відповідно на зовнішній поверхні торцевої ділянки охоплюваної труби у вигляді конічної поверхні з конусністю вбік осі цієї труби й на внутрішній поверхні труби, що охоплює, на ділянці між конічною різьбою й тілом труби, а другі контактуючі поверхні виконані відповідно на охоплюваній трубі у вигляді конічної торцевої поверхні з кутом конусності в напрямку конічної різьби на цій трубі й відповідній торцевій конічній поверхні на трубі, що охоплює, виконаної на ділянці переходу першої конічної поверхні цієї труби до її тіла (FR №2798716 А1, F16L 15/00, опубл. 23.03.2001). Недоліком відомого пристрою є недостатня герметичність різьбового з'єднання через виконання його конструкції з малим кутом конусності опорних конічних поверхонь, що не дозволяє одержати задану величину натягу при малих осьових переміщеннях ніпеля, що збільшує період від першого контакту ущільнювальних поверхонь до забезпечення заданого натягу. З рівня техніки відомо найбільш близьке по сукупності істотних ознак і технічному результату герметичне різьбове з'єднання утворене охоплюваною трубою та трубою, що охоплює, з упорними конічними різьбами з конусністю 1:16, при цьому профіль упорної конічної різьби має вигляд нерівнобедреної трапеції з упорною гранню витка, розташованою під більшим кутом до напрямку дії навантаження, охоплювана труба та труба, що охоплює, контактують між собою конічними опорними поверхнями, виконаними відповідно на зовнішній поверхні охоплюваної труби на ділянці між конічною різьбою і торцем труби у вигляді конічної опорної поверхні, на ділянці між конічною різьбою і тілом труби у вигляді конічної опорної поверхні, й конічними упорними поверхнями, виконаними відповідно на торці охоплюваній трубі у вигляді конічної упорної торцевої поверхні під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби та на внутрішній поверхні труби, що охоплює, на ділянці переходу опорної конічної поверхні до тіла труби у вигляді конічної упорної поверхні під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби, (RU 74 661 U 1 (Товариство з обмеженою відповідальністю "ТМК-Преміум Сервіс"), 10.07.2008.). У відомому пристрої конічна опорна поверхня та конічна опорна поверхня виконані під кутом від 56238 4 10° до 25° до нормалі осі різьби. Недоліком відомого пристрою є недостатня герметичність різьбового з'єднання, яка обумовлена великим кутом, під яким виконана конічна опорна поверхня, що в свою чергу практично заважає створенню герметичного з'єднання та низька технологічність при виготовленні ущільнювальних елементів. Недостатня герметичність різьбового з'єднання обумовлена травмуванням конічної частини ущільнювального елемента при зборці різьбового з'єднання як на заводі при виготовленні, так і при зборці обсадній колони в процесі експлуатації. Низька технологічність при виготовленні ущільнювальних елементів на охоплюваній трубі, та трубі, що охоплює, обумовлена складністю виконання проточки на трубі, що охоплює, і наступний контроль її якості, що у свою чергу приводить до зниження герметичності у випадку невідповідності геометричних параметрів проточки. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено завдання створення такого герметичного різьбового з'єднання, використання якого дозволило б підвищити герметичність різьбового з'єднання за рахунок оптимального вибору геометричних параметрів елементів, що утворюють герметичне різьбове з'єднання. Поставлене завдання вирішується тим, що в герметичному різьбовому з'єднанні, яке утворене охоплюваною трубою та трубою, що охоплює, з упорними конічними різьбами з конусністю 1:16, при цьому профіль упорної конічної різьби має вигляд нерівнобедреної трапеції з упорною гранню витка, розташованою під більшим кутом до напрямку дії навантаження, охоплювана труба та труба, що охоплює, контактують між собою конічними опорними поверхнями, виконаними відповідно на зовнішній поверхні охоплюваної труби на ділянці між конічною різьбою і торцем труби у вигляді конічної опорної поверхні, на ділянці між конічною різьбою і тілом труби у вигляді конічної опорної поверхні, й конічними упорними поверхнями, виконаними відповідно на торці охоплюваній трубі у вигляді конічної упорної торцевої поверхні під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби та на внутрішній поверхні труби, що охоплює, на ділянці переходу опорної конічної поверхні до тіла труби у вигляді конічної упорної поверхні під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби, відповідно до корисної моделі, конічна опорна поверхня на охоплюваній трубі та конічна опорна поверхня на трубі, що охоплює, виконані під кутом від 55° до 65° до нормалі осі різьби. Додатково на охоплюваній трубі виконане циліндричне розточення, паралельне осі зазначеної труби, а на трубі, що охоплює, виконане циліндричне розточення, паралельне осі зазначеної труби, при цьому циліндричні розточення виконані таким чином, що при зборці різьбового з'єднання вони утворюють порожнину, що з однієї сторони обмежена циліндричним розточенням на охоплюваній трубі, а з іншої сторони циліндричним розточенням на трубі, що охоплює, причому довжина циліндричного розточення на охоплюваній трубі знаходиться в інтервалі від 5 L1.max = 5 +1 - ((ØF + 0,3) - ØC + 0,15) x tg 30° до L1.min = 5 +1 - ((ØF + 0,1) - ØC) x tg 30° а довжина циліндричного розточення (10) на трубі (2), що охоплює, знаходиться в інтервалі від L2.max = L6 + 1,2 – L1 - (ØЕ7 - ØА + 0,3) х 0,0625 (ØА + 0,3 - ØF) х tg30° до L2.min = L6- 0,6 – L1 - (ØЕ7 - ØА) х 0,0625 - (ØА ØF - 0,15) х tg30°, де L1.max і L1.min - максимальна й мінімальна довжини циліндричного розточення на охоплюваній трубі (1); L2.max і L2.min - максимальна й мінімальна довжини циліндричного розточення на труби, що охоплює (2); А - діаметр циліндричного розточення (10) в трубі (2), що охоплює; F - діаметр циліндричного розточення (9) в охоплюваній трубі (1); С - діаметр конусної конічної упорної торцевої поверхні (7) охоплюваної трубі (1); Е7 - середній діаметр конічного з'єднання (3) в основній площині; L1 - відстань від торця труби (2), що охоплює, до основної площини; L6 - відстань від торця охоплюваної труби (1) до конічної упорної торцевої поверхні (8) труби, що охоплює (2). Виконання герметичного різьбового з'єднання нафтопромислових труб таким чином, що конічна опорна поверхня на трубі, що охоплює, та конічна опорна поверхня на трубі виконані під кутом від 55° до 65° до нормалі осі різьби, забезпечує підвищення герметичності різьбового з'єднання й технологічності виготовлення за рахунок спрощення конструкції, що, у свою чергу, виключає ймовірність травмування конічної частини ущільнювального елемента в момент зборці різьбового з'єднання при виготовленні на заводі або в процесі експлуатації при зборці обсадних колон. Надалі корисна модель пояснюється докладним описом його виконання з посиланнями на креслення, на яких зображено: на фіг. 1 - схема елементів охоплюваної труби; на фіг. 2 - схема елементів труби, що охоплює; на фіг. 3 - схема герметичного різьбового з'єднання (виріз); на фіг. 4 - схема профілю трапецієподібної різьби. Герметичне різьбове з'єднання нафтопромислових труб (фіг. 1-4) утворено охоплюваною трубою 1 (фіг 1) та трубою 2, що охоплює, з упорними конічними різьбами 3 із конусністю 1:16. Профіль упорної конічної різьби 3 має вигляд нерівнобедреної трапеції з опорною гранню витка 4 (фіг 4), розташованої під більшим кутом до напрямку дії навантаження. Контактуючі між собою конічні опорні поверхні виконані на зовнішній поверхні охоплюваної труби 1 (фіг. 1) на ділянці між конічною різьбою 3 і торцем труби 1 у вигляді конічної опорної поверхні 6 під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби й на внутрішній поверхні труби 2, що охоплює, на ділянці між конічною різьбою 3 і тілом труби 2, що охо 56238 6 плює, на ділянці між конічною різьбою 3 і тілом труби 2 у вигляді конічної опорної поверхні 7 під кутом від 15° до 25° до нормалі осі різьби. Контактуючі між собою конічні упорні поверхні виконані відповідно на торці охоплюваній трубі 1 у вигляді конічної упорної торцевої поверхні 7 виконані під кутом від 55° до 65° до нормалі осі різьби та на внутрішній поверхні труби 2, що охоплює, на ділянці переходу опорної конічної поверхні 6 до тіла труби 2 у вигляді конічної упорної поверхні 8 виконані під кутом від 55° до 65° до нормалі осі різьби. На охоплюваній трубі 1 та трубі 2, що охоплює, виконуються циліндричні розточення 9 і 10 паралельні осі труби, які при зборці різьбового з'єднання утворюють порожнину, що з однієї сторони обмежена циліндричним розточенням 9 на охоплюваній трубі 1, і, з іншого боку, циліндричним розточенням 10 на трубі 2 , що охоплює. Довжина L1 циліндричного розточення 9 на охоплюваній трубі 1 знаходиться в інтервалі від L1.max = 5 + 1 - ((ØF + 0,3) - ØC + 0,15) x tg 30° до L1.min = 5 + 1 - ((ØF + 0,1) - ØC) x tg 30° а довжина циліндричного розточення (10) на трубі (2), що охоплює, знаходиться в інтервалі від L2.max = L6 + 1,2 - L1 - (ØЕ7 - ØА + 0,3) х 0,0625 (ØА + 0,3 - ØF) х tg30° до L2.min = L6 - 0,6 - L1 - (ØЕ7 - ØА) х 0,0625 - (ØА ØF - 0,15) х tg30°, Діаметр А циліндричного розточення в трубі 2, що охоплює, залежить вид діаметру труб, що з'єднуються та може знаходитися в інтервали від 0,9 до 0,996 діаметру труб, що з'єднуються. Діаметр F ущільнювального розточення 9 в охоплюваній трубі 1 та може знаходитися в інтервали від 0,9 до 0,996 діаметру труб, що з'єднуються. Діаметр С конусної частини ущільнювального елемента визначається на відстані L9 від торця, утвореного умовним перетином опорної поверхні 7 з упорною поверхнею 5; Середній діаметр Е конічного різьблення в основній площині визначається на відстані В від торця труби 2, що охоплює. Відстань L3 від торця труби 2, що охоплює, до кінця циліндричного розточення 10 може знаходитися в інтервали від 90 до 125 мм. Загальна довжина L5 ущільнювального елемента охоплюваної труби 1 10 може знаходитися в інтервали від 8 до 20 мм. Відстань L9 від торця охоплюваної труби 1 до вимірювальної площини діаметра С її ущільнювального елемента визначається на відстані 2,5-5,5 мм від умовного торця, утвореного умовним перетином опорної поверхні 7 з упорною поверхнею 5. Труба 2, що охоплює, може бути виконана, як у вигляді труби з розтрубним елементом (на кресленні не показаний), так і у вигляді муфти. Робота герметичного різьбового з'єднання нафтопромислових труб здійснюється в такий спосіб. При виконанні операцій згвинчування з'єднання спочатку здійснюється взаємодія охоплюваної 7 труби 1 і труби 2, що охоплює, за допомогою конічної різьби 3. У процесі згвинчування відбувається просування конічної опорної поверхні 7 і одночасне утворення порожнини 9, потім конічна опорна поверхня 8 взаємодіє з конічної опорної поверхнею 5. За рахунок діаметральних деформацій цих поверхонь створюється ущільнювальний вузол "метал-метал". При відносному переміщенні труб 1 і 2 здійснюється силове контактування конічної упорної торцевої поверхні 7 охоплюваної труби 1 й конічної упорної поверхні 8 труби 2, що охоплює, у результаті чого на їхніх поверхнях виникають контактні напруги, величина яких повинна перебуває в області пружних деформацій. Рівень контактних напруг, при всіх рівних умовах, визначається величиною контактуючих площ поверхонь 7 і 8. Закінчення процесу згвинчування охоплюваної труби 1 і труби 2, що охоплює, супроводжується взаємодією їхніх упорних торців 7 і 8. Конічні поверхні упорних торців виконано таким чином, що при дії на них осьового зусилля, що виникає при згвинчуванні різьб, поперечна складова цього зусилля спрямована до осі з'єднання. Це виключає так зване явище "розгортання", тобто поперечну деформацію зі збільшенням діаметра в області упорних торців, що робить з'єднання менш критичним до перевищення крутного моменту згвинчування й збільшує його експлуатаційну надійність. Високогерметичне з'єднання може бути загвинчено з використанням полімеризуючого змащен 56238 8 ня, що твердіє після зборки з'єднання різьбового. Крім цього, виконання на охоплюваної 1 і що охоплює 2 трубах циліндричних розточень 9 і 10 дозволяє виключити вплив задирок, які виникають у процесі нарізування різьблення при відводі різьбоутворюючого інструмента на ділянці збігу різьби, на крайках її вершин, по її внутрішньому діаметру на трубі, що охоплює, які виступають убік осі з'єднання і є перешкодою, порушують зачеплення й впливають на режим ущільнення. Таким чином, при згвинчуванні різьбового з'єднання ділянки сходу різьблення завжди розташовуються в зоні проточування, що виключає вплив поверхні різьблення на ділянці сходу й на точність взаємодії поверхонь охоплюваної труби та труби, що охоплює. Перевагою різьбового з'єднання, що заявляється, у порівнянні з відомим є також підвищення надійності герметичності, збільшення міцності з'єднання при його зборці-розбиранні й експлуатації, а також підвищення ступеня його придатності для контролю, що дозволить використати дане з'єднання труб як для рідких, так і для газоподібних середовищ. Герметичне різьбове з'єднання, що заявляє, нафтопромислових труб може бути виготовлене в умовах промислового виробництва на стандартному встаткуванні. Найбільший економічний ефект від використання корисної моделі, що заявляє, досягається при його використанні в обсадних трубах. 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 56238 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Tight threaded joint

Автори англійською

Volodarskyi Mykhailo, Huliaiev Yurii Hennadiiovych, Kuchynskyi Oleksandr Heorhiiovych, Yehorov Ihor Volodymyrovych

Назва патенту російською

Герметичное резьбовое соединение

Автори російською

Володарский Михаил, Гуляев Юрий Геннадиевич, Кучинский Александр Георгиевич, Егоров Игорь Владимирович

МПК / Мітки

МПК: E21B 17/042, F16L 15/08

Мітки: з'єднання, герметичне, різьбове

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-56238-germetichne-rizbove-zehdnannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Герметичне різьбове з`єднання</a>

Подібні патенти