Резьбовое соединение нефтяных труб Советский патент 1983 года по МПК E21B17/42 F16L15/00 

() РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕФТЯНЫХ ТРУБ

1

Изобретение относится к резьбовым соединениям нефт.яных труб технологического назначения, применяемых при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.5

Известно резьбовое соединение неф тяных труб, включающее муфтовый элемент с резьбовым участком и упорными торцами, расположенными за резьбовым участком, ниппельйый элемент с резь- ю бовым участком и упорными торцами, расположенными за резьбовым участком, причем средний диаметр резьбового участка муфты больше среднего диаметра резьбового участка ниппеля, а в 5 свинченном состоянии расстояние между упорными торцами муфты больше, чем расстояние между упорными торцами ниппеля С1 3.

Однако указанное соединение харак- jo теризуется недостаточной герметичностью из-за контактирования муфты и ниппеля по одному упору.

Наиболее близким к предлагаемому является резьбовое соединение, включающее раструбный соединительный элемент с внутренним коническим резьбовым участком и ниппельный соединительный элемент с наружным коническим резьбовым участком, имеющие уплотнительные контактные пояски и упорные конические поверхности по концам резьбовых участков, причем средний диаметр резьбы раструбного соединительного элемента больше среднего диаметра резьбы ниппельного соединительного элемента С2 J.

При свинчивании известного соединения существует опасность, что при приложении повышенного момента свинчивания соединение будетобладать герметичностью, но возможность многократного свинчивания будет Исключена из-за повреждения резьбы, т.е. соединение не обеспечивает достаточную возможность равномерного нагружения витков резьбового участка соединения и регламентирования момента при свинчивании. 3 Цель изобретения - повышение эксп луатационной надежности и долговечно сти соединения за счет предотвраи ения перегрузок в витках резьбы. Поставленная цель достигается тем что расстояние между упорными поверх ностями соединительного эелемента с конической упорной поверхностью на свободном конце больше соответствующего расстояния другого соединительн го элемента на 0,5-2,5. примем вторая упорная поверхность соединительных элементов расположена в плоскости перпендикулярной к оси соединения На фиг. 1 показано резьбовое соединение нефтяных труб в свинченном состоянии при расположении коническо упорной поверхности на свободном тор це раструбного соединительного элемента; на фиг. 2 - то же, на двободном торце ниппельного соединительного элемента; на фиг. 3 - 5 - виды I, It и III на фиг. 2. Резьбовое соединение нефтяных тру состоит из ниппельного элемента 1 и раструбного элемента 2, свинченных друг с другом с помощью конической резьбы 3 Оба элемента 1 и 2 имеют упорные поверхности смежные с кон цами резьбы. На фиг. 1 лежащие снару жи соединения упорные поверхности 5 и 6 имеют коническую форму, а упорные поверхности 7 и 8, лежащие внутри соединения, расположены в плоскос ти перпендикулярной к-оси соединения На фиг. 2 конические упорные поверхности 5 и 6 расположены внутри соединения, а упорные поверхности 7 и 8 - снаружи. Коническая упорная поверхность в соединении располагается на внутренней стороне трубы, если ожидают преобладание внутреннего давления, и на наружной стороне трубы, если уплотня ют преимущественно против .наружного давления. Радиальная протяженность контактной поверхности 9 (фиг. 3) упорных поверхностей 5 и 6 ,расположенных в плоскости I перпендикулярной к оси соединения, больше, чем радиальная про тяженность контактной поверхности 10 (фиг. k) кони.ческих упорных поверхностей 7 и В. В соединении уплотнение создают не только упорные поверхности, но и уплотнительные конические 11 и 12 и бочкообразные 13 и 1 контактные пояски. 9 Соединительный элемент с конической упорной поверхностью на свободном торце (элемент 1 на фиг. 2 или элемент 2 на фиг. 1) имеет расстояние между упорными торцами 5 и 7 больше расстояния между упорными торцами 6 и 8 на размер 15 (фиг. 3) равный 0,,5 расстояния между упорными торцами 6 и 8. Средний диаметр 16 резьбы раструбного, соединительного элемента 2 больше, чем средний диаметр 1 резьбы ниппельного соединительного элемента 1. Резьбовое соединение нефтяных труб при свинчивании работает за счет повышения расстояния между упорными поверхностями соединительного элемента с конической упорной поверхностью на свободном конце над соответствующим расстоянием другого соединительного элемента на размер 15 (фиг. 3). При этом в начальный момент свинчивания прежде всего встречают друг друга конические упорные поверхности 5 и 6. При дальнейшем свинчивании раструбный соединительный элемент через силовое основание в резьбе подвергается осевому напряжению растяжения и тем самым упругому удлинению, конические упорные поверхности подвергаются контактным напряжениям, а свободные от резьбы цапфы подвергаются радиальному упругому сжатию. Благодаря упругой деформации происходит выравнивание зазоров между упорными поверхностями на обоих трубных элементах 1 и 2 и упорные поверхности 7 и 8 встречаются друг с другом при достижении минимального момента свинчивания. Выбор размера 15 величиной 0,52,5 расстояния между упорными поверхностями 6 и 8 оказались наиболее выгодными, так как при свинчивании элементов последние не нагружаются сверх соответствующих границ растяжения материала, т.е. не возникает повреждений соединительных элементов и обеспечивается многократное использование соединения. При дальнейшем повышении момента свинчивания также появляются повышенные контактные напряжения на упорных поверхностях 7 и 8, что препятствует дальнейшему подъему осевого растяжения в раструбном соединительном элементе 2. Кроме того, уменьшается проникновение ниппельного соединительного элемента 1 в раструбный соединительный элемент 2, препятствуя возникновению тангенциального растяжения рас трубйого соединительного элемента 2 посредством зубьев резьбы 3, (фиг. 5). Предотвращение возникновения тангенциального напряжения в раструбном соединительном элементе также обеспе чивается вследствие перекрытия зубьев резьбы 3, , для чего средний диа метр резьбы раструбного соединитель-ного элемента выполнен больше, чем средний диаметр резьбы ниппельного соединительного элемента. Технико-экономическая эффективность заключается в повышении срока эксплуатации соединения путем предот вращения их разрушения при повышенны моментах свинчивания соединения. Формула изобретения Резьбовое соединение нефтяных тру включающее раструбный и ниппельный с единительные элементы с резьбовым ко ническим участком, уплотнительными контактными поясками и упорными поверхностями по концам резьбового участка, одна из упорных поверхностей выполнена конической, а средний диаметр резьбы раструбного соединительного элемента больше среднего диаметра резьбы ниппельного соединительного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и долговечности соединения за счет предотвращения перегрузок в витках резьбы, расстояние между упорными поверхностями соединительного элемента с конической упорной поверхностью на свободном конце больше соответствующего расстояния другого соединительного элемента на 0,5-2,5, причем вторая упорная поверхность соединительных элементов расположена в плоскости, перпендикулярной к оси соединения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США If , кл. 285-33, опублик. 1936. 2.Патент США № 3359013, кл. 285-33, опублик. 1968. .

фиг.2 /J

Ж

f2