УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТРУБНОЙ МУФТЫ Российский патент 2013 года по МПК F16L47/06 F16L15/00 

Описание патента на изобретение RU2478865C1

Изобретение относится к изделиям из композиций полимеров ненасыщенных алифатических углеводородов, содержащих одну углерод-углеродную двойную связь, используемым в оборудовании при разработке и эксплуатации месторождений углеводородов, в частности к технологии и технике подъема продукции скважин, выполнении технологических работ в скважине, а также транспортирования продукции скважины и иных жидкостей и газа. Может использоваться в нефтегазодобывающей промышленности и в иных отраслях техники при перекачивании агрессивных жидкостей и газа под высоким давлением.

Известно устройство для защиты гладких стыков труб, а также для защиты стыков фланцевых соединений труб с внутренней стороны от воздействия агрессивных веществ, находящихся в них. Оно включает в себя втулку (одну или несколько), которые устанавливаются внутри трубы и снабжены уплотнительными устройствами, взаимодействующими с торцевыми поверхностями внутреннего защитного покрытия или внутренней футеровкой трубы. Установка втулки позволяет состыковать отдельные участки труб, не допуская воздействия перекачиваемой среды на внутреннюю поверхность, и предотвратить, таким образом, ее коррозию (US 3235291, H. кл. 285/55).

Недостатком данного устройства является сужение поперечного сечения трубопровода, сложность повторного монтажа-демонтажа стыка и необходимость при этом замены уплотнительных колец.

Известно использование полимерной муфты (RU 2389943) для изоляции неразъемных стыковых соединений труб трубопроводов в полимерной оболочке для тепловых сетей, водопроводов и нефтяных трубопроводов. Однако такая муфта недостаточно надежна.

Известно предохранительное устройство для защиты внутренней конической резьбы соединительных муфт труб нефтяного сортамента. (RU 2135882, публ. 27.08.1999) в виде предохранительной конусной втулки из вспенивающегося полимера, например из полистирола. Втулку при этом выполняют наружным диаметром, большим внутреннего диаметра защищаемой резьбы на величину, допускающую упругое сжатие материала втулки.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является известное из уровня техники устройство, обеспечивающее изоляцию внутренней поверхности резьбовой муфты для соединения двух труб, включающее ступенчатую втулку, имеющую средний участок с увеличенным диаметром и два боковых с меньшими наружными диаметрами, установленную между торцами труб с конической резьбой и соединенных муфтой и снабженную уплотнительными кольцами из эластомера, расположенными на участках втулки малого диаметра (US 5470111 США, Н. кл. 285/55).

Недостатком данного устройства является уменьшение проходного сечения трубопровода в зоне муфты и ненадежная работа уплотнительных колец, установленных на участке малого диаметра и взаимодействующих с уплотняемыми поверхностями по трем плоскостям. Данное устройство не обеспечивает компенсации износа конических резьб муфтового соединения при их частом свинчивании-развинчивании, что характерно для эксплуатации колонн насосно-компрессорных труб в нефтяных и газовых скважинах. Это сопровождается нарушением герметичности и проникновением агрессивной жидкости в зазор. Кроме того, установка подобных устройств требует индивидуальной подгонки их осевых размеров для каждого конкретного соединения.

Заявленное изобретение решает задачу, направленную на обеспечение изоляции внутренней поверхности соединительной муфты и торцов свинчиваемых труб, исключение попадания перекачиваемой жидкости в резьбовое коническое соединение на разных стадиях его эксплуатации при наличии механического износа резьб, обусловленного его свинчиванием и развинчиванием в процессе эксплуатации скважины, а также позволяет достичь улучшения гидравлической характеристики за счет уменьшения гидравлического сопротивления и исключения турбулизации потока жидкости в зоне стыка труб.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в увеличении долговечности резьбового муфтового соединения в течение всего срока его эксплуатации за счет исключения коррозии муфты, ее резьбы и сопряженных с ней резьб труб, а также снижении потерь энергии на транспортирование продукции.

Технический результат достигается тем, что полимерное устройство для защиты соединительной трубной муфты содержит ступенчатую втулку, имеющую средний участок с увеличенным диаметром и два боковых с меньшими наружными диаметрами, установленную между торцами труб с конической резьбой и соединенных муфтой и снабженную уплотнительными кольцами из эластомера, расположенными на участках втулки малого диаметра, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной ступенчатой втулкой, причем первая ступенчатая втулка имеет постоянный наружный диаметр и два участка с малым и большим внутренним диаметрами, а вторая ступенчатая втулка имеет постоянный внутренний диаметр и два участка с малым и большим диаметрами, причем малый внутренний диаметр первой втулки и внутренний диаметр второй втулки равны внутреннему диаметру соединяемых труб, а наружный диаметр первой втулки и больший наружный диаметр второй втулки равны внутреннему диаметру соединительной муфты «в свету», при этом первая втулка на участке большого внутреннего диаметра соединяется с участком малого наружного диаметра второй втулки с натягом, а величина возможного перемещения втулок относительно друг друга превышает перемещение торцов труб при затяжке резьбового соединения.

Кроме того, полимерное устройство характеризуется тем, что поверхности, по которым происходит взаимодействие первой и второй втулок, могут иметь спиральные кольцевые выступы и впадины полукруглого профиля, обеспечивающие их плотный контакт и не допускающие их разъединения при разборке резьбового соединения,

поверхности взаимодействия первой и второй втулок могут быть выполнены гладкими по всей длине,

одна из втулок может быть выполнена из материала, имеющего меньший модуль упругости, чем первая,

одна из втулок может быть выполнена из полиэтилена высокого давления, а другая - из полиэтилена низкого давления,

одна из втулок может быть выполнена из капрона, а другая - из полиэтилена.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства.

Изобретение осуществляется следующим образом. Соединительная трубная муфта 1 служит для соединения двух труб 2 и 3 (например, насосно-компрессорных труб), имеющих на концах конические резьбы (фиг.1). Внутренняя поверхность труб 2 и 3 может иметь защитное покрытие, которое обеспечивает их изоляцию от воздействия агрессивной среды. Внутреннее покрытие труб может быть:

- лакокрасочным,

- эмалевым,

- стеклянным,

- эпоксидная смола.

Во внутренней полости муфты размещено две ступенчатых втулки.

Первая ступенчатая втулка 4 имеет постоянный наружный диаметр Dн и два участка с малым d1 и большим d2 внутренними диаметрами, а вторая ступенчатая втулка 5 имеет постоянный внутренний диаметр d1' и два участка с малым d1' и большим D'H диаметрами, причем малый внутренний диаметр первой втулки d1 и внутренний диаметр d1 второй втулки равны внутреннему диаметру соединяемых труб dвн а наружный диаметр первой втулки Dн и больший наружный диаметр Dн' второй втулки равны внутреннему диаметру соединительной муфты, при этом первая втулка на участке большого внутреннего диаметра соединяется с участком малого наружного диаметра второй втулки с натягом, а величина возможного перемещения втулок относительно друг друга L превышает перемещение торцов труб при затяжке резьбового соединения при максимально допустимой величине износа резьб. Одна из втулок может быть выполнена из материала, имеющего меньший модуль упругости, чем первая втулка, или одна из втулок может быть выполнена из полиэтилена высокого давления, а другая из полиэтилена низкого давления,

Поверхности 6 и 7, по которым происходит взаимодействие первой и второй 4, 5 втулок, имеют спиральные кольцевые выступы и впадины, например полукруглого профиля, обеспечивающие их плотный контакт и не допускающие их разъединения при разборке резьбового соединения, т.е. при вывинчивании одной из труб 2 (3) из муфты 1.

Вариантом исполнения конструкции является выполнение втулок 4 и 5 с гладкими поверхностями 6 и 7, по которым они взаимодействуют друг с другом, гладкие по всей длине. При этом размеры соприкасающихся поверхностей выполняются таким образом, чтобы имел место натяг.

Независимо от конструкции втулок 4 и 5 одна из втулок может быть выполнена из материала, имеющего меньший модуль упругости, чем первая.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом сборки муфтового соединения на одну из труб, например правую 2, навинчивается муфта 1 и затягивается крутящим моментом, обеспечивающим герметичность соединения. После этого во внутреннюю полость муфты 1 устанавливаются предварительно собранные втулки 4 и 5, При этом правая втулка 5 вставлена в отверстие левой втулки 4 на глубину порядка 5-10 мм (в зависимости от диаметра втулок) так, что бы они составляли единую сборку.

При необходимости резьба предварительно смазывается смазкой или герметиком, в зависимости от условий работы резьбового соединения.

Далее в муфту 1 вворачивается труба 3. Свинчивание конических резьб состоит из двух этапов - собственно свинчивания и последующей затяжки резьбового соединения. В процессе свинчивания торец трубы 3 упирается в торец втулки 5 и перемещает ее относительно втулки 4. При этом поверхности втулок 4 и 5 скользят относительно друг друга, кольцевые выступы одной втулки взаимодействуют с впадинами другой втулки, обеспечивая создание плотного герметичного соединения. В том случае, если поверхности 6 и 7 втулок выполнены гладкими, то за счет натяга также обеспечивается герметичность зазора.

При затяжке резьбы происходит окончательное внедрение втулки 5 во втулку 4 и величина зазора L принимает определенное значение для имеющего место износа конических резьб. Для новых, неизношенных резьб эта величина будет Lmax. Таким образом, подгонка осевых размеров втулок отсутствует за счет самоустановки втулок относительно друг друга.

При развинчивании резьбового соединения одна из труб вывинчивается, а втулки 4, 5 остаются в полости муфты 1 из-за сил трения. При необходимости втулки могут быть извлечены из полости муфты инструментом, захватывающим втулки за внутренний диаметр. Отделение втулок друг от друга осуществляется после их извлечения из муфты вращением относительно друг друга.

Поскольку насосно-компрессорные трубы укладываются на мостки в строгом порядке по мере подъема колонны, то при спуске их в скважину развинченная пара деталей «муфта-труба» будет опять собрана. При этом в результате износа поверхностей резьбового соединения торец трубы 3 будет расположен в муфте 1 глубже, чем при предыдущем соединении. И, таким образом, втулка 5 глубже внедрится во втулку 4, обеспечивая плотный стык с торцом трубы 3.

По мере изнашивания резьбового конического соединения труба 3 будет все глубже и глубже вворачиваться в муфту, а втулка 5 будет все глубже внедряться в отверстие втулки 4. При этом натяг на торце трубы 3 будет постоянным или по крайней мере не меньшим, чем в начальный период, и будет обеспечивать герметичность соединения.

При предельном износе резьбы, (эта величина определяется опытным путем исходя из опыта эксплуатации резьбовых соединений труб) величина зазора L примет минимальное значение, близкое к нулю (Lmin=0). В течение всего срока службы резьбового соединения предлагаемое устройство будет обеспечивать изоляцию внутренней поверхности муфты и резьбы от жидкости или газа, находящегося во внутренней полости труб.

Таким образом, реализуется заявленный технический результат, заключающийся в увеличении долговечности резьбового муфтового соединения в течение всего срока его эксплуатации за счет исключения коррозии муфты, ее резьбы и сопряженных с ней резьб труб.

Похожие патенты RU2478865C1

название год авторы номер документа
РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОЙ ТРУБЫ 2006
  • Гетьман Александр Владимирович
  • Степанова Светлана Семеновна
  • Трифонов Юрий Алексеевич
RU2324857C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕКЦИОННОГО БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАДИАТОРА 2015
  • Грейлих Владимир Игоревич
  • Зелиско Павел Михайлович
  • Грейлих Андрей Владимирович
  • Зелиско Алексей Павлович
RU2581750C1
Резьбовое соединение нефтепромысловых труб с высоким сопротивлением сжатию и комбинированным нагрузкам (варианты) 2017
  • Глухих Никита Евгеньевич
  • Барабанов Сергей Николаевич
  • Забояркин Артем Владимирович
  • Александров Сергей Владимирович
  • Головин Владислав Владимирович
  • Моргунов Василий Александрович
  • Каталин Теодориу
  • Хавьер Хольцман Бердаско
  • Роберт Ванн Хелвоирт
RU2678785C1
Насосно-компрессорная труба для добывающих скважин 2016
  • Яруллин Анвар Габдулмазитович
  • Валиков Эдуард Владимирович
  • Калачев Иван Федорович
  • Калачев Максим Викторович
  • Каримов Руслан Ракифович
  • Мутагиров Рамиль Шугаепович
  • Валиулин Ринат Нафисулович
  • Григорьева Галина Васильевна
  • Талибуллин Руслан Наилевич
RU2665663C2
РЕЗЬБОВОЕ ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ 2015
  • Глухих Никита Евгеньевич
  • Барабанов Сергей Николаевич
  • Забояркин Артем Владимирович
  • Наконечников Сергей Игоревич
  • Александров Сергей Владимирович
  • Головин Владислав Владимирович
  • Моргунов Василий Александрович
  • Филиппов Андрей Геннадьевич
  • Киршин Василий Иванович
  • Чернухин Владимир Иванович
RU2604461C1
Упругая муфта и способ ее сборки 1991
  • Здоровенко Дмитрий Тимофеевич
SU1796787A1
ТРУБНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ 2005
  • Бодров Юрий Владимирович
  • Грехов Александр Игоревич
  • Заславский Александр Владимирович
  • Курнев Евгений Михайлович
  • Лефлер Михаил Ноехович
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Пономарев Николай Георгиевич
  • Суворов Александр Вадимович
RU2294476C1
ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ 2005
  • Антонов Владимир Георгиевич
  • Емельянов Алексей Викторович
  • Емельянов Юрий Федорович
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Поярков Владимир Георгиевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Рудницкий Александр Васильевич
  • Уразов Николай Васильевич
  • Фартушный Николай Иванович
  • Чернухин Владимир Иванович
  • Чернышев Юрий Дмитриевич
  • Щербаков Борис Юрьевич
RU2310058C2
РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЙ ПИСТОЛЕТ 2004
  • Глебов Виктор Васильевич
  • Махортов Александр Владимирович
RU2271873C1
РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ СТАЛЬНОЙ ТРУБЫ 2017
  • Сугино, Масааки
  • Доути, Садао
  • Ямамото, Ясухиро
RU2702315C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 478 865 C1

Реферат патента 2013 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТРУБНОЙ МУФТЫ

Изобретение относится к изделиям из композиций полимеров ненасыщенных алифатических углеводородов, содержащих одну углерод-углеродную двойную связь, используемым в оборудовании при разработке и эксплуатации месторождений углеводородов. Устройство для защиты соединительной трубной муфты содержит ступенчатую втулку, имеющую средний участок с увеличенным диаметром и два боковых с меньшими наружными диаметрами, установленную между торцами труб с конической резьбой и соединенных муфтой. Устройство снабжено дополнительной ступенчатой втулкой, причем первая ступенчатая втулка имеет постоянный наружный диаметр и два участка с малым и большим внутренним диаметрами, а вторая ступенчатая втулка имеет постоянный внутренний диаметр и два участка с малым и большим диаметрами, причем малый внутренний диаметр первой втулки и внутренний диаметр второй втулки равны внутреннему диаметру соединяемых труб, а наружный диаметр первой втулки и больший наружный диаметр второй втулки равны внутреннему диаметру соединительной муфты. Первая втулка на участке большого внутреннего диаметра соединяется с участком малого наружного диаметра второй втулки с натягом, а величина возможного перемещения втулок относительно друг друга превышает перемещение торцов труб при затяжке резьбового соединения. Изобретение повышает надежность соединения 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 478 865 C1

1. Устройство для защиты соединительной трубной муфты, содержащее ступенчатую втулку, имеющую средний участок с увеличенным диаметром и два боковых - с меньшими наружными диаметрами, установленную между торцами труб с конической резьбой и соединенных муфтой, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной ступенчатой втулкой, причем первая ступенчатая втулка имеет постоянный наружный диаметр и два участка с малым и большим внутренним диаметрами, а вторая ступенчатая втулка имеет постоянный внутренний диаметр и два участка с малым и большим диаметрами, причем малый внутренний диаметр первой втулки и внутренний диаметр второй втулки равны внутреннему диаметру соединяемых труб, а наружный диаметр первой втулки и больший наружный диаметр второй втулки равны внутреннему диаметру соединительной муфты, при этом первая втулка на участке большого внутреннего диаметра соединяется с участком малого наружного диаметра второй втулки с натягом, а величина возможного перемещения втулок относительно друг друга превышает перемещение торцов труб при затяжке резьбового соединения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности, по которым происходит взаимодействие первой и второй втулок, имеют спиральные кольцевые выступы и впадины полукруглого профиля, обеспечивающие их плотный контакт и не допускающие их разъединения при разборке резьбового соединения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности взаимодействия первой и второй втулок выполнены гладкими по всей длине.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что одна из втулок выполнена из материала, имеющего меньший модуль упругости, чем первая втулка.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что одна из втулок выполнена из полиэтилена высокого давления, а другая из полиэтилена низкого давления.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что одна из втулок выполнена из капрона, а другая из полиэтилена.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2478865C1

US 5470111 A1, 28.11.1995
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ КОНИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ 1995
  • Зырянов Б.К.
  • Губин Ю.Г.
  • Соловьев С.А.
RU2135882C1
ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЙ СТЫК ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБ С ПОЛИМЕРНОЙ ОБОЛОЧКОЙ, СПОСОБ ЕГО МОНТАЖА, ПОЛИМЕРНАЯ МУФТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2008
  • Кухтин Вячеслав Георгиевич
  • Шапоров Дмитрий Валерианович
  • Кухтина Анастасия Вячеславовна
RU2389943C1
ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЙ СТЫК ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, СПОСОБ ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ И СПОСОБ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ 2000
  • Энтони Коста
  • Кухтин В.Г.
  • Алехандро Бенитес
RU2178859C2
US 3235291 A, 15.02.1966.

RU 2 478 865 C1

Авторы

Журавлёв Алексей Юрьевич

Ломазов Григорий Владимирович

Петров Игорь Владимирович

Даты

2013-04-10Публикация

2011-12-27Подача