CZ301599B6 - Trubicový prvek se závitem s vybráním, odolný proti únave - Google Patents
Trubicový prvek se závitem s vybráním, odolný proti únave Download PDFInfo
- Publication number
- CZ301599B6 CZ301599B6 CZ20023598A CZ20023598A CZ301599B6 CZ 301599 B6 CZ301599 B6 CZ 301599B6 CZ 20023598 A CZ20023598 A CZ 20023598A CZ 20023598 A CZ20023598 A CZ 20023598A CZ 301599 B6 CZ301599 B6 CZ 301599B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- threaded
- thread
- tubular element
- groove
- threaded tubular
- Prior art date
Links
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 18
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000002929 anti-fatigue Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 206010024453 Ligament sprain Diseases 0.000 description 1
- 208000010040 Sprains and Strains Diseases 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000009916 joint effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
- E21B17/042—Threaded
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
Abstract
Trubicový prvek (2, 51, 62) s vnejším nebo vnitrním závitem s protiúnavovým profilem pro trubicový spoj (100, 200) se závitem, odolný jak proti statickému, tak proti cyklickému namáhání, vytvorený na konci jedné trubice (101, 102, 202) a podle toho, zda se jedná o prvek s vnejším nebo prvek s vnitrním závitem, obsahující bud cást (3) opatrenou vnejším závitem na vnejší obvodové ploše, nebo cást (4) opatrenou vnitrním závitem na vnitrní obvodové ploše, pricemž tento trubicový prvek se závitem obsahuje vybrání steny prvku se závitem ve tvaru rotacního žlábku (30, 31), uskutecnené na úrovni cásti (3, 4) opatrené závitem a vycházející z obvodové plochy (103, 104) trubicového prvku se závitem, která je protilehlá obvodové ploše, na níž je usporádána cást opatrená závitem, aniž by zasáhlo geometrii závitu (11, 12) cásti opatrené závitem, pricemž tlouštka steny merená ode dna závitu je omezena žlábkem (30, 31) alespon na úrovni prvních závitu v záberu takovým zpusobem, že se sníží tuhost techto závitu, pricemž první závity v záberu zahrnují první závit v záberu a závity následující, a pricemž na úrovni žlábku je tlouštka steny merená ode dna závitu minimální v prícné rovine (40, 41) oznacované jako prícná rovina s minimální tlouštkou steny, která se nachází v intervalu mezi prvním závitem (21, 22) v záberu a šestým závitem (28, 29) v záberu.
Description
Trubicový prvek se závitem s vybráním, odolný proti únavě
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká trubicového prvku s vnějším nebo vnitřním závitem trubicového spoje se závitem, který je obzvláště odolný jak proti statickému, tak i proti cyklickému namáhání.
Předkládaný vynález se týká rovněž trubicového spoje se závitem, který je obzvláště odolný jak io proti statickému, tak i proti cyklickému namáhání.
Dosavadní stav techniky t5 Trubicové spoje se závitem obsahují prvek s vnějším závitem na konci jedné trubice a prvek s vnitřním závitem na konci druhé trubice, jíž může být trubice o velké délce nebo objímka. Tyto spoje se závitem jsou zejména používány pro sestavování sloupů vyztužovacích nebo těžebních trubic nebo vrtných tyčí pro uhlovodíkové nebo podobné vrty, například pro geotermické vrty.
American Petroleum Institute (API) vymezuje ve své specifikaci API 5B spoje se závitem mezi vyztužovacími nebo těžebními trubicemi, přičemž Části opatřené závitem jsou zejména kónické se zaoblenými trojbokými nebo lichoběžníkovými závity.
Jsou známy rovněž další typy spojů se závitem, které využívají prvky, jejichž části opatřené závi25 tem jsou dvoustupňové a mají válcový nebo kónický tvar: viz například patenty US 4 521 042 a US 5 687 999.
Až do nedávné doby musely být vyztužovací nebo těžební trubice hlavně schopné odolávat různým kombinacím statického namáhání (tah, osový tlak, ohyb, zevnitř nebo zvenku působící tlak), a to navzdory své omezené tloušťce vyplývající z nutnosti navléci do sebe jednotlivé sloupy s různými průměry, aby bylo možné vytěžit hluboký vrt.
Naopak vrtní tyče, které jsou používány pouze pro hloubení vrtů, jsou vystaveny značnému cyklickému (dynamickému) namáhání, ale zase nevykazují příliš velké nároky, co se týče rozmě* rů, neboť v daný okamžik je spouštěno jen jedno soutyčí o daném průměru.
Cyklické namáhání, pokud není přísně omezováno, vede v provozu ke vzniku prasklin v důsledku únavy, k nimž zpočátku dochází na kořenech závitů, zpravidla ze strany nosných boků, které jsou v provozu zatíženy, a to zejména na úrovni posledních závitů v záběru každého z prvků se závitem, z nichž je sestavena vrtní tyč.
Jako první závity jsou v tomto dokumentu označovány ty závity, které se, viděno v podélném řezu vedeném osou prvku se závitem, nacházejí blíže k volnému konci prvku se závitem. Poslední závity jsou tedy ty, které jsou umístěny na druhém konci prvku se závitem.
Jako závity v záběru jsou označovány především závity trubicového spoje se závitem, které přenášejí zatížení jednoho trubicového prvku se závitem na trubicový prvek se závitem, který je s ním sdružen.
so Když je spoj se závitem vystaven namáhání v tahu, závity v záběru jsou ty, jejichž nosné boky jsou v kontaktu a přenášejí zatížení jednoho prvku se závitem na prvek se závitem, který je s ním sdružen.
V širším slova smyslu se v předkládaném dokumentu pod závity v záběru trubicového prvku se závitem rozumí také závity určené k přenášení zatížení na odpovídající závity sdruženého trubi-1CZ 301599 B6 cového prvku v případě, že tyto dva trubicové prvky se závitem budou spojeny a společně budou tvořit trubicový spoj se závitem.
Poloha závitů v záběru na trubicovém prvku se závitem je seznatelná z výkresu prvku se závitem.
Je to teoretický údaj, který vyplývá z nominálních rozměrů prvků se závitem před jejich spojením.
Poloha posledních nebo prvních závitů v záběru na trubicovém prvku se závitem, který je určen pro spoj se závitem, může být tedy zcela jasně vymezena.
io
Avšak problém odolnosti proti únavě se nadále netýká pouze vrtních tyčí, nýbrž také sloupů těžebních trubic pro těžbu určitých uhlovodíkových vrtů.
Trubicové spoje se závitem, z nichž lze takové sloupy sestavit, musí být tedy schopné odolávat současně vysokému statickému namáhání a cyklickému namáhání.
V současné době se lze s takovými nároky na odolnost proti namáhání setkat u podmořských sloupů, spojujících dno moře s mořskými těžebními plošinami pro těžbu uhlovodíků.
Takové sloupy trubic, v anglosaské odborné terminologii nazývané „risers“ (stoupací potrubí), jsou totiž vystaveny cyklickému namáhání způsobenému zejména proudy, které vyvolávají vibrace sloupu, dále mořskými vlnami, pohyby moře a případnými posuny samotných plošin. Všechny tyto vlivy jsou v podstatě zdrojem cyklického napětí v ohybu a/nebo v tahu - tlaku.
S takovými nároky na odolnost proti namáhání se lze rovněž setkat u zemských vrtů, zejména ve velmi častém případě vrtů odkloněných od vertikály, vykazujících ohyby, v průběhu rotačního spouštění trubic pro jejich zpevňování. Rotační spouštění tedy způsobuje rotační ohýbání.
Z toho důvodu se vyskytly snahy vylepšit trubicové spoje se závitem pro vyztužování nebo těžeb30 ní trubice nebo pro „risers“ tak, že se zvýší jejich odolnost proti únavě.
Ve stavu techniky trubicových spojů se závitem nebo spojů se závitem jiného typu (například se šroubem a maticí) jsou navrženy prostředky pro zlepšení odolnosti proti únavě spojů se závitem, vystaveným zatížení v podélném tahu, které se může cyklicky měnit.
Patentová přihláška WO 00/06936 popisuje prvek s vnitřním závitem pro trubicový spoj se závitem, jehož vnější obvodová plocha je kónická s průměrem, který se směrem k volnému konci zmenšuje, takže tloušťka hmoty pod částí opatřenou závitem je na úrovni prvních závitů omezena. Z toho také plyne vysoká citlivost volného konce vůči otřesům, neboť volný konec je velmi tenký.
Tento dokument WO 00/06936 popisuje i vybrání na vnitřním obvodovém povrchu prvku se závitem v blízkosti jeho volného konce. Toto méně hluboké vybrání je znázorněné na obr. 2 tohoto dokumentu, z něhož je patrné, že tloušťka stěny prvku je minimální v oblasti mimo závity v záběru. Není popsána žádná zvláštní funkce tohoto vybrání.
Četné dokumenty, například patent US 5 779 416 a patentové přihlášky JP 04 157 280 aJP04 157 283 navrhují na prvku s vnějším závitem žlábek ve tvaru písmene „U“, který se nachází v části bez závitů za posledními vnějšími závity v záběru. Nevýhodou takového žlábkuje zejména ztenčení kritického úseku spoje se závitem, totiž části stěny, která je v podélném tahu nejvíce namáhána, a tedy zhoršení statického chování spoje se závitem v tahu.
Patent US 3 933 074 popisuje matici pro šroubový spoj, jejíž vnitřní závity jsou na úrovni prvních závitů v záběru přerušeny několika zahloubenými podélnými rýhami, které jsou pravidel55 ně uspořádány po vnitřním obvodu matice, takže oblast maximálního přenášení napětí v podél-2CZ 301599 B6 ném tahu mezi šroubem a maticí se nenachází na úrovni prvního vnitřního závitu v záběru, ale přesunula se směrem ke střední části osové délky matice.
Tyto lýhy, jejichž délka může být rovna až polovině délky části matice opatřené závitem a jejichž hloubka může dosahovat až 80 % výšky závitu, sice zvyšují pružnost prvních závitů v záběrů, ovšem v oblasti, kde jsou uspořádány, omezují nosnou plochu závitů přibližně o 20 %. To je nevýhodné tehdy, když je požadována zvýšená odolnost proti statickému namáhání, nebo tehdy, když je požadován trubicový spoj se závitem, který by byl nepropustný mezi vnitřkem a vnějškem trubic.
Kromě toho řešení, navržená pro šrouby, k nimž jsou matice připojené ze strany prvních závitů proti hlavě šroubu (ze strany posledních závitů šroubu), nemusí být nutně přímo využitelná pro trubicové spoje se závitem.
is Patent FR 1 317 815 popisuje prstencový žlábek s poměrně mělkým profilem ve tvaru kyvety, který je uspořádán na vnější obvodové ploše prvku s vnitřním závitem vrtní tyče.
Podle výkresů tohoto patentu je uvedený žlábek uspořádán uprostřed části prvku opatřené závitem a nijak nezasahuje stěnu na úrovni prvních nebo posledních závitů. Žlábek tak způsobuje zvýšení napětí na úrovni závitů ležících pod ním uprostřed části opatřené závitem, což má za následek rozprostření koncentrace napětí po celé části opatřené závitem.
V tomto patentu ovšem není uvedeno, jakému namáhání (torze, tah, tlak, ohyb) odpovídají napěťová pole, znázorněná na výkresech. Zdá se, že se jedná o napětí plynoucí pouze z toho, že prvky se závitem vrtních tyčí jsou do sebe vzájemně zašroubovány.
Je namístě také poznamenat, že podle výkresů má žlábek rovné dno, které je rovnoběžné s osou spoje se závitem, a strmé boky, které jsou v podstatě kolmé ke dnu žlábku a vnější obvodové ploše.
Patentové přihlášky JP 58-187684 a EP 0 032 265 popisují prvek s vnějším závitem, který má na vnitřní obvodové ploše prstencový žlábek s profilem ve tvaru kyvety, uspořádaný nebo v podstatě uspořádaný na volném konci na úrovni okraje bez závitu.
Okraj bez závitu je v těchto dvou dokumentech navržen pro zlepšení jiných vlastností trubicového spoje se závitem než jeho odolnosti proti únavě (odolnosti proti zadření, proti korozi pod napětím, zablokování prvků se závitem v nějaké poloze). V těchto dvou dokumentech také nic nemluví ve prospěch toho, že by žlábek vytvořený pod okrajem prvku s vnějším závitem (a popřípadě mírně přesahující pod první dva vnější závity v případě japonského dokumentu) mohl zlepšit odolnost trubicového spoje se závitem proti únavě.
Předkládaný vynález usiluje o vytvoření trubicového prvku s vnějším nebo vnitřním závitem pro trubicové spoje se závitem, který by byl obzvláště odolný současně proti:
a) statickému namáhání, zejména v podélném tahu, osovém tlaku, ohybu, torzi, pří zevnitř nebo zvenku působícím tlaku, vymknutí během šroubování, a to namáhání jednoduchému nebo kombinovanému (tj. například v tahu + při zevnitř působícím tlaku);
b) cyklickému namáhání, zejména v ohybu a v tahu + tlaku.
Tento prvek se závitem je v předkládaném dokumentu dále označován jako prvek mající protiúnavový profil.
Bylo rovněž požadováno, aby trubicový prvek se závitem podle vynálezu mohl být uzpůsoben pro všechny typy částí opatřených závitem: kónické, válcové, kombinované kónicko-válcové,
-3CZ 301599 BÓ jednostupňové nebo vícestupňové, s lichoběžníkovým nebo trojbokým tvarem závitu, a pro interferenční i neinterferenční závity. NeinterferenČní závity by mohly být například takové, jako jsou popsány v přihlášce EP 454 147 a které vykazují současný kontakt dvou boku s boky připojeného zavitu (nazývané též „rugged threaď‘ - robustní závity), závity s osovým stahováním, jaké jsou popsány například v dokumentu WO 00/14441, nebo závity klínového typu s variabilní šířkou, jaké jsou popsány například v patentu US Re 30 647.
Dále bylo požadováno, aby prvek se závitem mohl být snadno vytvořen a snadno kontrolován.
io Prvek se závitem podle vynálezu by měl být využitelný pro vytváření spojů se závitem určených pro sloupy těžebních trubic pro těžbu uhlovodíků, sloupy trubic pro vyztužování vrtů nebo pro sloupy trubic pro podmořskou těžbu („risers“), nebo pro podobné účely.
Dále se vyskytl požadavek, vytvořit nepropustné trubicové spoje se závitem, zejména takové, které by byly nepropustné pro plyn, a to dokonce při cyklickém namáhání.
Prvek se závitem podle vynálezu by měl být v alternativním provedení využitelný pro sestavování soutyčí vrtních tyčí.
Bylo rovněž požadováno vytvořit trubicový spoj se závitem, v němž by jen jeden z prvků se závitem, například prvek s vnitřním závitem, byl upraven tak, aby odolával cyklickému namáhání, ale zároveň byl kompatibilní s neupraveným prvkem se závitem, který by k němu byl připojen.
Vyskytl se také alternativní požadavek na vytvoření trubicového spoje se závitem, v němž by oba dva prvky se závitem byly upraveny tak, aby odolávaly cyklickému namáhání.
Podstata vvnálezu 30
Trubicový prvek s vnějším nebo vnitřním závitem s tzv. protiúnavovým profilem je vytvořen na konci jedné trubice a podle toho, zda se jedná o prvek s vnějším nebo s vnitřním závitem, obsahuje buď část opatřenou vnějším závitem na vnější obvodové ploše, nebo část opatřenou vnitřním závitem na vnitřní obvodové ploše.
Tento trubicový prvek se závitem je určen k tomu, aby byl šroubováním spojen se sdruženým trubicovým prvkem se závitem (tj. s prvkem s vnitřním závitem, pokud se jedná o prvek s vnějším závitem, a obráceně) tak, aby vznikl trubicový spoj se závitem obzvláště odolný jak proti statickému, tak proti cyklickému namáhání.
Tento trubicový prvek se závitem obsahuje prostředek, který zvyšuje pružnost prvních závitů v záběru a který tímto způsobem přispívá ke snížení přenosu zatížení mezi prvními závity v záběru trubicového prvku se závitem a posledními závity v záběru sdruženého trubicového prvku se závitem v případě, že tyto dva prvky tvoří trubicový spoj se závitem vystavený namáhání v tahu.
Tento prostředek zahrnuje vybrání stěny prvku se závitem ve tvaru žlábku, vycházející z obvodové plochy, která je protilehle obvodové ploše, na níž je uspořádána část opatřená závitem. Žlábek nezasahuje geometrii závitů a je uskutečněn mezi pláštěm žlábků závitu a obvodovou plochou, která je protilehlá obvodové ploše části opatřené závitem.
Je uskutečněn na úrovni části opatřené závitem.
Podle vynálezu je v souladu s nárokem 1 žlábek takový, že je jím na úrovni prvních závitů v záběru omezena tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem, tj. tloušťka stěny měřená ode dna závitu.
-4CZ 301599 B6
Funkcí tohoto žlábkuje snížit tuhost stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni prvních závitů v záběru, přičemž tuhost stěny se mění v závislosti na tloušťce stěny pod částí opatřenou závitem.
Takové snížení tuhosti stěny omezuje tuhost prvních závitů v záběru, neboli zvyšuje jejich pružnost, a snižuje tak na jejich úrovni přenos zatížení v tahu. Z toho vyplývá i omezení koncentrace napětí na úrovni posledních závitů v záběru na prvku se závitem, který je sdružen s uvažovaným prvkem se závitem a přišroubován k tomuto prvku tak, že vznikne trubicový spoj se závitem.
io Vynálezce zjistil, že při identických rozměrech žtábku umožňuje uspořádání žlábku podle vynálezu zajistit a optimalizovat jak statické, tak dynamické (únavové) provozní vlastnosti uvažovaného prvku se závitem, který je přišroubován ke sdruženému prvku se závitem do trubicového spoje se závitem.
Žlábek s výhodou začíná pod prvním závitem v záběru části opatřené závitem.
Zlábek s výhodou končí v osovém intervalu, ležícím mezi prostředním úsekem části opatřené závitem a úsekem, který se nachází na úrovni posledních závitů v záběru.
2o Žlábek podle vynálezu má s výhodou rotační tvar vzhledem k ose trubicového prvku se závitem ve stejném příčném úseku. Snižuje tedy tuhost stejnoměrně po obvodu trubicového prvku se závitem.
Rovněž s výhodou žlábek podle vynálezu snižuje v kolmém směru tuhost stěny, která nese závity, variabilně, ale progresivně ve směru osy trubicového prvku se závitem.
Takové uspořádání zabraňuje vytvoření lokální koncentrace napětí, která by mohla eliminovat dosažené zlepšení, týkající se přenosu zatížení, získané snížením tuhosti struktury, nebo by mohla dokonce vést ke vzniku trhlin v důsledku únavy.
Na úrovni žlábku podle vynálezu je tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem minimální v příčné rovině, která se s výhodou nachází v intervalu mezi prvním a šestým závitem v záběru.
Velmi výhodně je tato minimální tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem větší nebo rovna výšce závitu, a s výhodou v podstatě rovna dvojnásobku výšky závitu.
Navržení takto hlubokého žlábku jde proti obecnému názoru, který usiluje o posílení mohutnosti prvků se závitem s ohledem na jejich využívání v často obtížných podmínkách na vrtných pracovištích a na namáhání, které mají navzdory své omezené tloušťce v provozu snášet.
Tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni žlábku je dáte s výhodou minimální a konstantní na nenulové podélné délce.
V důsledku přítomnosti žlábku se v oblasti, nazývané „oblast s malou tuhostí“, tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem nachází s výhodou mezi 100 a 120 % minimální tloušťky stěny pod částí opatřenou závitem.
Zmíněná oblast s malou tuhostí je uspořádána kolem příčné roviny s minimální tloušťkou stěny pod částí opatřenou závitem a rozprostírá se na podélné délce, která je větší nebo rovna trém krokům závitu.
To umožňuje v podstatě maximální snížení tuhosti v intervalu, který je dostatečně velký na to, aby bylo možné již předem zohlednit variabilitu skutečného umístění prvních závitů v záběru na trubicovém prvku se závitem vzhledem k výkresu, která je způsobena výrobní tolerancí.
-5CZ 301599 B6
Profil žlábkuje s výhodou takový, že kritický úsek prvku se závitem z hlediska podélného namáhání zejména v tahu se nachází mimo vybrání. Dále je výhodné, když se tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni tří posledních závitů v záběru nachází v důsledku přítomnosti žlabku mezi 80 % a 100 % tloušťky stěny v oblasti, která nemá vybrání. Veškeré zatížení v tahu by proto mělo být vstřebáno kritickým úsekem stěny na úrovni posledního závitu Části opatřené závitem.
Žlábek má s výhodou boky, jejichž sklon vzhledem k ose trubicového prvku se závitem je menší nebo roven 45°.
Bok žlábku umístěný ze strany volného konce prvku se závitem má s výhodou v zásadě větší sklon vzhledem k ose prvku se závitem než druhý bok žlábku.
Je také výhodné, když má žlábek profil křivky tvořené řadou vzájemně tečně napojených kruho15 vých oblouků s konečným nebo nekonečným poloměrem. Kruhovým obloukům s nekonečným poloměrem přitom odpovídají úsečky.
Žlábek se dále s výhodou napojuje na běžnou nevyhloubenou část obvodové plochy, na níž je realizován, prostřednictvím oblasti tečného napojení torického tvaru.
V alternativním provedení může být žlábek zčásti nebo zcela vyplněn materiálem, jehož modul pružnosti je menší než modul pružnosti trubicového prvku se závitem.
Ať již je provedení žlábku podle vynálezu jakékoli, mají závity s výhodou lichoběžníkový tvar.
Vynález se týká rovněž trubicového spoje se závitem se zvýšenou odolností proti statickému a cyklickému namáhání, obsahujícího trubicový prvek s vnějším závitem na konci jedné trubice, který je šroubováním spojen s trubicovým prvkem s vnitřním závitem na konci druhé trubice, a to prostřednictvím části opatřené vnějším závitem na trubicovém prvku s vnějším závitem a Části opatřené vnitřním závitem na trubicovém prvku s vnitřním závitem.
Trubicí se rozumí jak trubice o velké délce, tak také trubice o malé délce, jako například objímka.
Trubicový spoj podle tohoto vynálezu se vyznačuje tím, že alespoň jeden zobou trubicových 35 prvků se závitem, buď prvek s vnějším, nebo prvek s vnitřním závitem, je typu s vybráním podle tohoto vynálezu, tak, jak bylo popsáno výše.
Z hlediska výkonu při cyklickém namáhání je výhodné, když mají oba trubicové prvky se závitem, jak prvek s vnějším tak prvek s vnitřním závitem, vybrání podle vynálezu.
Přehled obrázků na výkresech
Další výhody a znaky vynálezu budou zřejmé z následujícího podrobného popisu a připojených 45 výkresů. Podrobný popis a připojené výkresy by tedy měly přispět nejen k lepšímu porozumění vynálezu, ale případně také kjeho vymezení.
Následující výkresy, které však rozsah vynálezu neomezují, popisují příklady provedení a využití trubicových prvků se závitem a trubicových spojů se závitem podle vynálezu.
Výkresy 1 až 7 jsou zobrazeny v částečném podélném řezu, vedeném osou uvažovaného trubicového prvku se závitem nebo trubicového spoje se závitem.
Obr. 1 znázorňuje trubicový prvek s vnitřním závitem podle vynálezu.
-6CZ 301599 B6
Obr. 2 znázorňuje trubicový prvek s vnějším závitem ze stavu techniky.
Obr. 3 znázorňuje trubicový spoj se závitem podle vynálezu, vytvořený spojením prvků se závitem z obr. 1 a 2.
Obr. 4 znázorňuje trubicový prvek s vnějším závitem podle vynálezu.
Obr. 5 znázorňuje jiný trubicový spoj se závitem podle vynálezu, vytvořený spojením prvků se závitem z obr. 1 a 4.
Obr. 6 znázorňuje objímkový trubicový spoj se závitem, který obsahuje dva trubicové spoje se závitem podle vynálezu z obr. 3.
Obr. 7 znázorňuje alternativní provedení trubicového prvku s vnitřním závitem podle vynálezu 15 z obr. 1.
Příklady provedení vynálezu
Obr. 2 znázorňuje trubicový prvek 1 s vnějším závitem ze stavu techniky.
Tento prvek i s vnějším závitem je uspořádán na konci trubice 101.
Obsahuje část 3 opatřenou vnějším závitem, která je tvořena kónickým úsekem se závitem o dél25 ce Lfm, uspořádaným na vnější obvodové ploše 105 trubice 101.
Závity li Části 3 opatřené závitem mají lichoběžníkový tvar. Ze strany protilehlé k volnému konci 7 prvku i se závitem mají nosný bok 13, který umožňuje přenášet zatížení prvku 3 se závitem na sdružený prvek 4 se závitem, když jsou tyto dva prvky se závitem spojeny tak, že tvoří trubi30 cový spoj se závitem, a jsou vystaveny podélnému tahu.
První závit 2i je ten, který je uspořádán ze strany volného konce 7 prvku i se závitem.
Závit 23 je posledním závitem části opatřené závitem a je to tzv. ztrácející se závit, tj. závit, jehož vrchol je zkomolen vnější obvodovou plochou 105 trubice 101.
Závity 21. a 23 jsou prvními a posledními závity určenými k tomu, aby ve spoji se závitem byly v záběru s odpovídajícími závity trubicového prvku s vnitřním závitem (viz obr. 3 níže).
Vnitřní obvodová plocha 103 prvku I se závitem, která je protilehlá vnější obvodové ploše 105, na níž je uspořádána část opatřená závitem, se rozprostírá stejnoměrně od tělesa trubice 101 az k volnému konci 7 prvku se závitem.
Na obr.2 je také znázorněn volitelný okraj bez závitu, uspořádaný mezi prvním závitem 21 a vol45 ným koncem 7. Tento okraj má na své vnější obvodové ploše dosedací plochu 5.
Stěna pod částí opatřenou závitem je tvořena hmotou stěny mezi žlábkem 19 závitu a vnitřní obvodovou plochou 103.
Tato stěna není nekonečně tuhá, ale přesto má určitou tuhost, zejména osovou tuhost, která je úměrná tloušťce stěny pod částí opatřenou závitem.
V důsledku kónického tvaru části opatřené závitem tato tuhost od jednoho jejího konce ke druhému velmi mírně variuje, ale tato variabilita je omezená, neboť konicita části opatřené závitem je
-7CZ 301599 B6 malá (6,25 % v případě závitů nazývaných „Buttress (pilovitých závitů) podle specifikace
API 5B).
Obr. 1 znázorňuje trubicový prvek 2 s vnitřním závitem podle vynálezu.
Prvek 2 s vnitřním závitem je uspořádán na konci trubice 102.
Obsahuje část 4 opatřenou vnitřním závitem, která je tvořena kónickým úsekem se závitem o délce Lff, uspořádaným na vnitřní obvodové ploše trubice 102.
io
Tato část 4 opatřená vnitřním závitem je sdružená s částí 3 opatřenou vnějším závitem prvku I s vnějším závitem. To znamená, že obě mají stejný krok závitu, stejnou kónicitu, stejný průměr referenční základní kružnice a stejný tvar závitů.
is Závity 12 části 4 opatřené vnitřním závitem mají také lichoběžníkový tvar. Obsahují nosný bok 14 sdružený s nosným bokem ]_3 Části 3 opatřený vnějším závitem.
Prvním závitem je závit 22, uspořádaný ze strany volného konce J_0 prvku 2 se závitem, a posledním závitem je závit 24, uspořádaný na druhém konci části opatřené závitem. Tyto závity jsou zároveň prvními a posledními závity v záběru, jak bude ukázáno níže.
Vnější obvodová plocha 104 je protilehlá k ploše, na níž je uspořádána část 4 opatřená závitem.
Tato plocha je na úrovni části 4 opatřené závitem vyhloubena nebo vybrána žlábkem 30, jehož boky mají velmi mírný sklon: bok 36 ze strany volného konce má vzhledem k ose XX prvku 2 se závitem sklon 15° a bok 38 má sklon 9°, Bok 36 má tedy vzhledem k této ose v zásadě větší sklon než bok 38.
Žlábek 30 významně omezuje tloušťku hmoty pod částí opatřenou závitem, a tedy tuhost stěny pod částí opatřenou závitem,
Omezení tloušťky žlábkem v tomto případě dosahuje více než 80 % tloušťky stěny pod částí opatřenou závitem, měřené v bodě B v oblasti, která nemá vybrání.
Žlábek začíná v bodě A na úrovni prvního závitu 22 v záběru.
V důsledku umístění žlábku je tuhost stěny části opatřené závitem na úrovni prvních závitů v záběru (závit 22 a tři závity vpravo od něj na obr. 1) snížena, což zvyšuje pružnost prvních závitů v záběru.
Žlábek, který by začínal mimo část opatřenou závitem ze strany volného konce 10, by z hlediska odolnosti proti únavě nebyl účinnější, nebo by byl jen o málo účinnější, a snižoval by mohutnost volného konce 10.
Žlábek, který by začínal dále pod částí opatřenou závitem, by s sebou nesl riziko, že úsek stěny pod Částí opatřenou závitem na úrovni dna D žlábku nebo trochu dále by se při statickém namáhání v podélném tahu stal kritickým, zatímco obvyklým kritickým úsekem je úsek pod posledním závitem. To by mělo za následek porušení statických vlastností spoje se závitem, zejména v podélném tahu.
Žlábek 30 má rotační tvar kolem osy trubicového prvku 2 se závitem.
Profil žlábku 30 je v podélném řezu tvořen řadou kruhových oblouků nebo úseček, které se vzájemně tečně dotýkají, takže tuhost struktuiy variuje v podélném směru velmi progresivně.
-8CZ 301599 B6
Profil dna žlábkuje zejména tvořen oblouky s velkým poloměrem, který může být i nekonečný, čemuž by tedy odpovídaly úsečky, například rovnoběžné s kónickou části opatřené závitem.
Tloušťka stěny pod Částí opatřenou závitem je minimální v bodě D, který se nachází mezi čtvrtým a pátým závitem v záběru. V důsledku toho je tedy v bodě D v rovině 40 příčného řezu minimální tuhost stěny pod Částí opatřenou závitem.
Jak je uvedeno výše, může dno žlábku na malém úseku podélné délky v řádu dvou kroků závitu s výhodou sledovat přímku se sklonem, který je identický s konicitou části opatřené závitem, io Tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem, a tedy i tuhost stěny, je tedy na tomto úseku podélné délky minimální a konstantní.
Tloušťka emin2 měřená kolmo na kónicitu je rovna výšce hf závitu.
Tuhost stěny pod částí opatřenou závitem je téměř minimální v oblasti s malou tuhostí, která se nachází mezi body E a F, kde je tloušťka jen o málo větší než tloušťka tloušťka je zde například mezi 100 a 120 % minimální tloušťky a tuhost zde variuje ve stejném poměru vzhledem k minimální hodnotě tuhosti.
Osová vzdálenost mezi body E a F leží mezi 3 a 4 kroky závitu, přičemž mezi body E a F se nachází bod D z roviny 40, kde je tloušťka i tuhost minimální.
Žlábek 30 končí v místě 34 ze strany protilehlé k volnému konci 10, na úrovni posledních závitů v záběru. V bodě B, hned za posledním závitem v záběru, není už žádný žlábek.
V porovnání s tuhostí stěny bez vybrání není tuhost stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni posledních tří závitů v záběru téměř snížena, neboť tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni posledních závitů v záběru se nachází mezi 80 a 100% tloušťky eT2 stěny pod částí opatřenou závitem v oblasti bez vybrání (například v bodě B). Z toho vyplývá, že kritickým pru30 řezem prvku 2 se závitem pro namáhání v podélném tahu je průřez v bodě B, který není snížen vzhledem k obdobnému prvku se závitem, ovšem bez žlábku.
Žlábek 30 se v místě 32 napojuje na nevyhloubenou vnější obvodovou plochu 104 trubice 102 prostřednictvím torické plochy, která má v podélném řezu profil kruhového oblouku.
V místě 34 ze strany volného konce se napojuje také prostřednictvím torické plochy na válcovou plochu 106 s průměrem menším, než je průměr plochy 104, takže tloušťka stěny v bodě A je vzhledem k tloušťce stěny v bodě B omezena.
Je třeba zmínit volitelnou přítomnost příčné opěmé plochy 8 a dosedací plochy 6 za částí 4 opatřenou závitem směrem k tělesu trubice.
Obr. 3 znázorňuje spojení prvků se závitem z obr. 1 a 2, takže vzniká trubicový spoj 100 se závitem. V tomto spoji 100 se závitem jsou části 3, 4 opatřené vnějším a vnitřním závitem prvků L 2 se závitem do sebe našroubovány například tak, aby se volitelně příčné plochy 7 a 8 prvků 1 a 2 o sobě vzájemně opíraly.
Volitelné dosedací plochy 5 a 6 jsou v kontaktu pod dotykovým tlakem a tvoří dvojici dosedací ch ploch s těsností kov - kov.
Trubicový spoj 100 se závitem je vystaven namáhání v podélném tahu, například v důsledku hmotnosti trubic, z nichž je sestaven sloup ve vrtu.
-9CZ 301599 B6
V případě znázorněném na obr. 3 je spoj Í00 se závitem kromě toho vystaven ještě podélném tahu v důsledku reakce příčných ploch 7, 8, které se o sebe opírají s vysokým momentem síly o velikosti několika KN.m, který přenáší tah na nosné boky 13, M.
Jelikož kritický průřez prvku 2 se závitem pro namáhání v tahu není snížen vzhledem k průřezu obdobného prvku, který ale nemá žlábek, zůstávají statické vlastnosti spoje 100 se závitem, týkající se namáhání v tahu, ve srovnání se statickými vlastnostmi spoje se závitem ze stavu techniky nezměněny.
io Ke zmíněnému statickému namáhání se může přidat ještě namáhání cyklické.
Každý závit části opatřené závitem musí na odpovídající závit připojené části opatřené závitem přenášet část tahového zatížení.
Tato část zatížení není pro všechny závity téže části opatřené závitem konstantní, a úlohou žlábku 30 na prvku s vnitřním závitem je v případě znázorněném na obr. 3 vyrovnávat přenos zatížení mezi různými závity, alespoň ze strany prvních vnitřních závitů v záběru a posledních vnějších závitů v záběru.
Bez tohoto žlábku by byl přenos zatížení na úrovni uvedených závitů mnohem větší. Poslední vnější závity by tedy byly vystaveny silnému napětí, které by v důsledku vlivu geometrie na koncentraci napětí bylo ještě zvětšeno na kořenech těchto závitů v poloměru napojení mezi nosným bokem a žlábkem závitu. V důsledku nadměrného přenosu zatížení kombinovaného s koncentrací napětí by se tedy poloměry napojení staly místem, kde by nejdříve došlo ke vzniku trhlin v důsledku únavy pro spoje se závitem vystavené cyklickému zatížení, zatímco obdobný přírůstek napětí v případě statického zatížení by nevedl ke vzniku trhlin.
Vyrovnání přenosu zatížení, získané podle předkládaného vynálezu snížením tuhosti stěny pod prvními vnitřními závity (jakož i známým způsobem zahrnujícím zvolení velkých poloměrů napojení mezi nosnými boky 13,14 a žlábky 19, 19 závitu), umožňuje dostatečným způsobem omezit napětí v kritických oblastech a tím zabránit riziku, že v provozu dojde na úrovni posledních vnějších závitů v záběru, které odpovídají prvním vnitřním závitům v záběru, ke vzniku prasklin v důsledku únavy.
Je třeba poznamenat, že při absenci žlábku na prvku s vnějším závitem zůstává přenos zatížení nevyvážený na úrovni prvních vnějších závitů v záběru a posledních vnitřních závitů v záběru, ale praskliny v důsledku únavy, které jsou ve spojích se závitem ze stavu techniky iniciovány v těchto oblastech, se zde přesto objevují méně často.
Konečně je třeba také poznamenat, že volba lichoběžníkových závitů je výhodnější pro omezení rizika radiálního vydutí prvku s vnitřním závitem na úrovni oblasti EF s malou tuhostí na konci šroubování. Takové vydutí by mohlo způsobit katastrofální vymknutí prvků I, 2 se závitem a pád sloupu do vrtu.
Obr. 5 znázorňuje alternativní provedení trubicového spoje 200 se závitem podle vynálezu, v němž jsou oba prvky, jak prvek s vnitřním závitem tak prvek s vnějším závitem, opatřeny žlábkem.
Prvek 2 s vnitřním závitem je v tomto případě identický s prvkem s vnitřním závitem z obr. 1.
Prvek 51 s vnějším závitem je znázorněn na obr. 4.
Prvek 54 s vnějším závitem znázorněný na tomto výkresu je odvozen od prvku 1 s vnějším závitem z obr. 2, přičemž na vnitřní obvodové ploše 103 tohoto prvku se závitem je vyhlouben
-10CZ 301599 B6 žlábek 3L Obvodová plocha 103 je plocha protilehlá k ploše, na níž je uspořádána Část 3 opatřená závitem.
Žlábek 31 začíná pod prvním závitem 21, který je prvním závitem v záběru (viz obr. 5) a končí zhruba uprostřed Části opatřené závitem.
Snižuje tuhost stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni prvních vnějších závitů.
Toto snížení je maximální v bodě G, umístěném mezi druhým a třetím vnějším závitem v záběru io v rovině 41, kde je tloušťka stěny pod částí opatřenou závitem minimální. Tato minimální tloušťka βηώιΐ je rovna přibližně dvojnásobku výšky závitu.
Snížení tuhosti je prakticky maximální v oblasti s malou tuhostí mezi body Hal, přičemž osová vzdálenost mezi těmito dvěma body je o něco větší než tři kroky závitu.
Boky 37, 39 žlábků 31 mají velmi malý sklon. K vnitřní obvodové ploše 103 prvku 51 s vnějším závitem se napojují torickými plochami v místech 33, 35.
Samotný žlábek 3_L má profil tvořený řadou několika kruhových oblouků, které jsou ksobě vzájemně tečné. Tyto kruhové oblouky mají velké poloměry, zejména ve dně žlábků.
Vezmeme-li v úvahu profil a uspořádání žlábků 31, nachází se kritický průřez prvku H se závitem pro namáhání v podélném tahu na úrovni posledního závitu 23 v záběru. V porovnání s průřezem obdobného prvku se závitem, ale bez žlábků, není tento kritický průřez snížen.
Spoj 200 se závitem z obr. 5, vytvořený zašroubováním prvku 51 s vnějším závitem do prvku 2 s vnitřním závitem, vykazuje ještě lepší vlastnosti při únavě než spoj 100 se závitem z obr. 3. žlábek je totiž realizován na obou prvcích a přenos zatížení je na obou koncích každého prvku jednotný.
Jeho statické vlastnosti při namáhání v podélném tahu jsou ve srovnání se statickými vlastnostmi spoje se závitem ze stavu techniky nezměněny, protože kritický průřez prvků 2 a 51 se závitem není snížen vzhledem k průřezu obdobných prvků, které ale nemají žlábek.
Obr. 6 znázorňuje objímkový spoj se závitem tvořený dvěma trubicovými spoji 100,100' se závitem.
Prvky L Γ s vnějším závitem jsou uspořádány na konci trubic o velké délce.
Prvky 2, 2' s vnitřním závitem jsou provedeny řeznou hlavou na trubicové objímce 202, která může být považována za velmi látkou trubici.
Oba spoje 100,100' se závitem jsou identické se spojem se závitem z obr. 3.
Tento známý typ spojení nevyžaduje žádný další komentář.
Funkce žlábků 30, 30' na objímce 202 odpovídá funkci žlábků 30 prvku 2 s vnitřním závitem z obr. 1 a 3.
Zkoumalo se, jak se změní hodnota maximálního napětí σ^χ v poloměru napojení mezi nosným bokem 13 a žlábkem 19 závitu nejvíce namáhaných posledních vnějších závitů v záběru trubicového spoje se závitem, jaký je znázorněn na obr. 3, v porovnání s týmiž závity spoje se závitem ze stavu techniky bez žlábků.
-11 CZ 301599 B6
S ohledem na výsledky týkající se odolnosti proti únavě je odhadovaná změna hodnoty maximálního napětí Omax na těchto závitech, způsobená přítomností žlábku, v řádu 20 %, což má za následek značné prodloužení životnosti při únavě.
Předkládaný vynález zahrnuje rovněž příklady provedení podle nároku 1, které umožňují snížit tuhost stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni prvních závitů v záběru způsobem, který je vzhledem k podrobně popsanému žlábku ekvivalentní.
Předkládaný vynález zahrnuje rovněž příklady provedení podle nároku 1, kde prostředek snížení io tuhosti stěny pod částí opatřenou závitem na úrovni prvních závitů v záběru není tvořen pouze žlábkem.
Jak je znázorněno na obr. 7, může být žlábek 30 například částečně nebo zcela vyplněn materiálem 50 s menším modulem pružnosti, než má trubicový prvek 62 se závitem. Tento materiál 50 is může být zejména přilnavý k povrchu žlábku a může to být například syntetický materiál.
Předkládaný vynález zahrnuje také příklady provedení prvku se závitem podle nároku 1, který obsahuje více oddělených částí opatřených závitem.
Claims (5)
1. Trubicový prvek (2, 51, 62) s vnějším nebo vnitřním závitem s protiúnavovým profilem pro trubicový spoj (100, 200) se závitem, odolný jak proti statickému, tak proti cyklickému namáhání, vytvořený na konci jedné trubice (101, 102, 202) a podle toho, zda se jedná o prvek s vnějším nebo o prvek s vnitřním závitem, obsahující buď Část (3) opatřenou vnějším závitem na vněj30 ší obvodové ploše, nebo část (4) opatřenou vnitřním závitem na vnitřní obvodové ploše, přičemž tento trubicový prvek se závitem obsahuje vybrání stěny prvku se závitem ve tvaru rotačního žlábku (30, 31), uskutečněné na úrovni Části (3, 4) opatřené závitem a vycházející z obvodové plochy (103, 104) trubicového prvku se závitem, kteráje protilehlá obvodové ploše, na níž je uspořádána část opatřená závitem, aniž by zasáhlo geometrii závitů (11, 12) části opatřené
35 závitem, vyznačující se tím, že tloušťka stěny měřená ode dna závitu je omezena žlábkem (30, 31) alespoň na úrovni prvních závitů v záběru takovým způsobem, že se sníží tuhost těchto závitů, přičemž první závity v záběru zahrnují první závit v záběru a závity následující, a tím, že na úrovni žlábkuje tloušťka stěny měřená ode dna závitu minimální v příčné rovině (40, 41) označované jako příčná rovina s minimální tloušťkou stěny, která se nachází v intervalu
40 mezi prvním závitem (21,22) v záběru a šestým závitem (28,29) v záběru.
2. Trubicový prvek se závitem podle nároku 1, vyznačující se tím, že na úrovni žlábku je tloušťka stěny minimální v příčné rovině (40, 41), která se nachází v intervalu mezi druhým závitem v záběru a šestým závitem v záběru.
3. Trubicový prvek se závitem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že žlábek začíná pod prvním závitem (21, 22) v záběru.
4. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím,
50 že žlábek končí v osovém intervalu ležícím mezi prostředním úsekem části opatřené závitem a úsekem, který se nachází na úrovni posledních závitů v záběru.
5. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že minimální tloušťka (emini, emin2) stěny měřená ode dna závitu na úrovni žlábkuje větší nebo
55 rovna výšce (hf) závitu.
-12CZ 301599 B6
6. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že minimální tloušťka (β^ι, emin2) stěny měřená ode dna závituje v podstatě rovna dvojnásobku výšky (hf) závitu.
7. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že minimální tloušťka stěny měřená ode dna závitu je konstantní na nenulové podélné délce.
8. Trubicový prvek se závitem podle nároku 7, vyznačující se tím, že v oblasti io minimální tloušťky stěny dno žlábku sleduje přímku se sklonem, který je identický jako sklon části opatřené závitem na podélné délce o velikosti v řádu dvou kroků závitu.
9. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že v důsledku přítomnosti žlábku se v oblasti (EF, HI), nazývané oblast s malou tuhostí, uspořá15 dané kolem příčné roviny (40, 41) s minimální tloušťkou stěny, nachází tloušťka stěny měřená ode dna závitu mezi 100 a 120 % minimální tloušťky stěny, přičemž zmíněná oblast s malou tuhostí se rozprostírá na podélné délce, která je větší nebo rovna třem krokům závitu.
10. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím,
20 že profil žlábku je takový, že kritický úsek prvku se závitem z hlediska namáhání v tahu se nachází mimo vybrání.
11. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků lažlO, vyznačující se tím, že tloušťka stěny měřená ode dna závitu na úrovni posledních tří závitů v záběru se
25 v důsledku přítomnosti žlábku nachází mezi 80 a 100 % tloušťky (eT1, eT2) stěny měřené ode dna závitu mimo vybrání.
12. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků lažll, vyznačující se tím, že žlábek má boky (36, 37, 38, 39), jejichž sklon vzhledem k ose trubicového prvku se
30 závitem je menší nebo roven 45°.
13. Trubicový prvek se závitem podle nároku 12, vyznačující se tím, že bok (36, 37) žlábku ze strany volného konce trubicového prvku se závitem má sklon vzhledem k ose (XX) zmíněného trubicového prvku se závitem.
14. Trubicový prvek se závitem podle nároku 13, vyznačující se tím, že bok (36,37) žlábku umístěný ze strany volného konce prvku se závitem má celkově větší sklon vzhledem k ose prvku se závitem než bok (38, 39) žlábku, který je umístěn na protilehlé straně.
40
15. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že žlábek má profil pravidelné křivky tvořené řadou vzájemně tečně napojených kruhových oblouků s konečnými nebo nekonečnými poloměry.
16. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 15, vyznačující se
45 t í m, že žlábek se napojuje na běžnou nevyhloubenou část obvodové plochy, na níž je žlábek realizován, prostřednictvím oblasti (32, 33, 35) tečného napojení torického tvaru.
17. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že žlábek je zčásti nebo zcela vyplněn materiálem (50), jehož modul pružnosti je menší
50 než modul pružnosti trubicového prvku se závitem.
18. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků lažl 7, vyznačující se tím, že Část opatřená závitem má lichoběžníkové závity (11,12).
-13CZ 301599 Bó
19. Trubicový spoj (100, 200) se závitem určený k odolávání jak statickému, tak cyklickému namáhání, obsahující trubicový prvek s vnějším závitem na konci jedné trubice (101), který je šroubováním spojen s trubicovým prvkem s vnitrním závitem uspořádaným na konci druhé trubice (102, 202), prostřednictvím části (3) opatřené vnějším závitem na trubicovém prvku s vnějším
5 závitem a části (4) opatřené vnitřním závitem na trubicovém prvku s vnitřním závitem, vyznačující se tím, že alespoň jeden ze dvou trubicových prvků (2, 51, 62) se závitem, buď prvek s vnějším, nebo prvek s vnitřním závitem, je typu podle některého z nároků 1 až 18.
io 20. Trubicový spoj (100, 200) se závitem podle nároku 19, vyznačující se tím, že oba trubicové prvky (2, 51, 62) se závitem, jak prvek s vnějším, tak prvek s vnitřním závitem, jsou typu podle některého z nároků 1 až 18.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0004137A FR2807095B1 (fr) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Element filete tubulaire delarde pour joint filete tubulaire resistant a la fatigue et joint filete tubulaire resultant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20023598A3 CZ20023598A3 (cs) | 2003-02-12 |
| CZ301599B6 true CZ301599B6 (cs) | 2010-04-28 |
Family
ID=8848732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20023598A CZ301599B6 (cs) | 2000-03-31 | 2001-03-26 | Trubicový prvek se závitem s vybráním, odolný proti únave |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6752436B1 (cs) |
| EP (1) | EP1269059B1 (cs) |
| JP (1) | JP4746246B2 (cs) |
| CN (1) | CN1215277C (cs) |
| AR (1) | AR027665A1 (cs) |
| AT (1) | ATE289397T1 (cs) |
| AU (1) | AU4664301A (cs) |
| BR (1) | BR0109604B1 (cs) |
| CA (1) | CA2400820C (cs) |
| CZ (1) | CZ301599B6 (cs) |
| DE (1) | DE60108949T2 (cs) |
| DZ (1) | DZ3270A1 (cs) |
| EA (1) | EA004342B1 (cs) |
| ES (1) | ES2236207T3 (cs) |
| FR (1) | FR2807095B1 (cs) |
| MX (1) | MXPA02009388A (cs) |
| PL (1) | PL197968B1 (cs) |
| UA (1) | UA73983C2 (cs) |
| WO (1) | WO2001075345A1 (cs) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2844331B1 (fr) * | 2002-01-03 | 2004-11-26 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Procede de realisation d'un joint tubulaire etanche avec expansion plastique |
| US8220842B2 (en) * | 2003-05-30 | 2012-07-17 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas France | Threaded tubular connection which is resistant to bending stresses |
| FR2868146B1 (fr) | 2004-03-26 | 2009-01-23 | Vallourec Mannesmann Oil Gas F | Joint filete tubulaire resistant aux contraintes de flexion |
| FR2863029B1 (fr) * | 2003-11-28 | 2006-07-07 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Realisation, par expansion plastique, d'un joint tubulaire etanche avec surepaisseur(s) de matiere locale(s) initiale(s) |
| FR2863033B1 (fr) * | 2003-11-28 | 2007-05-11 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Realisation, par expansion plastique, d'un joint tubulaire etanche avec surface(s) de butee inclinee(s) |
| FR2874988B1 (fr) * | 2004-09-09 | 2008-05-02 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Element male pour un joint filete tubulaire etanche apres expansion diametrale |
| AT8404U1 (de) * | 2005-05-27 | 2006-07-15 | Techmo Entw & Vertriebs Gmbh | Rohrverbindung |
| US7798536B2 (en) * | 2005-08-11 | 2010-09-21 | Weatherford/Lamb, Inc. | Reverse sliding seal for expandable tubular connections |
| US8251224B2 (en) * | 2006-05-25 | 2012-08-28 | Mattel, Inc. | Product packaging with expanding structures |
| BRPI0810610B1 (pt) * | 2007-04-27 | 2018-12-04 | Alcoa Inc | seção de tubo ascendente para perfuração de metal em alto mar e aparelho de tubo ascendente para uso em perfuração em alto mar para óleo ou outros combustíveis fósseis |
| EP2006589B1 (en) * | 2007-06-22 | 2011-08-31 | Tenaris Connections Aktiengesellschaft | Threaded joint with energizable seal |
| EP2009340B1 (en) * | 2007-06-27 | 2010-12-08 | Tenaris Connections Aktiengesellschaft | Threaded joint with pressurizable seal |
| EP2017507B1 (en) | 2007-07-16 | 2016-06-01 | Tenaris Connections Limited | Threaded joint with resilient seal ring |
| EP2028403B1 (en) | 2007-08-24 | 2011-04-13 | Tenaris Connections Aktiengesellschaft | Threaded joint with high radial loads and differentially treated surfaces |
| DE602007008890D1 (de) * | 2007-08-24 | 2010-10-14 | Tenaris Connections Ag | Verfahren zur Erhöhung der Ermüdungsbeständigkeit einer Schraubverbindung |
| FR2925946B1 (fr) * | 2007-12-28 | 2009-12-11 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Joint filete tubulaire etanche et resistant a des sollicitations successives de pressions |
| DE602008001552D1 (de) * | 2008-02-29 | 2010-07-29 | Tenaris Connections Ag | Gewindeverbindungsstück mit verbesserten elastischen Dichtungsringen |
| US7909368B2 (en) * | 2008-05-30 | 2011-03-22 | Robroy Industries, Inc. | Pipe coupling assembly and method for lined and unlined pipe |
| FR2937077B1 (fr) | 2008-10-15 | 2010-10-22 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Composant pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures |
| EP2243920A1 (en) | 2009-04-22 | 2010-10-27 | Tenaris Connections Aktiengesellschaft | Threaded joint for tubes, pipes and the like |
| JPWO2011040262A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2013-02-28 | 住友金属工業株式会社 | 鋼管用ねじ継手 |
| EP2325435B2 (en) | 2009-11-24 | 2020-09-30 | Tenaris Connections B.V. | Threaded joint sealed to [ultra high] internal and external pressures |
| FR2954453B1 (fr) * | 2009-12-23 | 2012-03-09 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Ensemble pour la realisation d'un joint filete, procede de vissage et de devissage d'un tel joint et utilisation d'un tel joint dans une colonne montante sous-marine |
| EP2372211B1 (en) | 2010-03-26 | 2015-06-03 | Tenaris Connections Ltd. | Thin-walled pipe joint and method to couple a first pipe to a second pipe |
| FR2961576B1 (fr) | 2010-06-17 | 2012-08-03 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Joint filete et procede de realisation |
| WO2012051148A2 (en) | 2010-10-12 | 2012-04-19 | Bp Corporation North America Inc. | Marine subsea assemblies |
| US9163296B2 (en) | 2011-01-25 | 2015-10-20 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | Coiled tube with varying mechanical properties for superior performance and methods to produce the same by a continuous heat treatment |
| JP2014013052A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Jfe Steel Corp | 管のねじ継手 |
| US8684419B2 (en) | 2012-08-24 | 2014-04-01 | Vetco Gray Inc. | Tubular connector having a secondary shoulder |
| US8967675B2 (en) | 2012-08-24 | 2015-03-03 | Vetco Gray Inc. | Elliptical undercut shoulder for specialty pipe connections |
| US9970242B2 (en) | 2013-01-11 | 2018-05-15 | Tenaris Connections B.V. | Galling resistant drill pipe tool joint and corresponding drill pipe |
| US9803256B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-10-31 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same |
| EP2789700A1 (en) | 2013-04-08 | 2014-10-15 | DALMINE S.p.A. | Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes |
| EP2789701A1 (en) | 2013-04-08 | 2014-10-15 | DALMINE S.p.A. | High strength medium wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes |
| JP6144417B2 (ja) | 2013-06-25 | 2017-06-07 | テナリス・コネクシヨンズ・ベー・ブイ | 高クロム耐熱鋼 |
| US11124852B2 (en) | 2016-08-12 | 2021-09-21 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | Method and system for manufacturing coiled tubing |
| US10434554B2 (en) | 2017-01-17 | 2019-10-08 | Forum Us, Inc. | Method of manufacturing a coiled tubing string |
| CA2984826A1 (en) | 2017-11-07 | 2019-05-07 | Complete Group Technologies Ltd. | Multiple tapered threaded connection |
| DE102019004539A1 (de) * | 2019-07-01 | 2021-01-07 | KSB SE & Co. KGaA | Pumpenwelle für eine mehrstufige Pumpe |
| FR3098878B1 (fr) * | 2019-07-19 | 2021-07-30 | Vallourec Oil & Gas France | Joint fileté pour colonne de cuvelage de puits de pétrole |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2992613A (en) * | 1960-08-30 | 1961-07-18 | Albert G Bodine | Sonic well pump tubing string |
| FR1317815A (cs) * | 1963-05-08 | |||
| EP0032265A1 (en) * | 1980-01-11 | 1981-07-22 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Coupling for interconnecting pipe sections, and pipe section for well drilling operations |
| WO2000006936A1 (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-10 | Grant Prideco, Inc. | Threaded and coupled connection for improved fatigue resistance |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3100657A (en) * | 1959-10-28 | 1963-08-13 | Jersey Prod Res Co | Pipe coupling having holding means responsive to high internal fluid pressure |
| US3497246A (en) * | 1967-12-26 | 1970-02-24 | Exxon Production Research Co | High pressure,low stress tubular connection |
| US3933074A (en) | 1974-12-09 | 1976-01-20 | Kaynar Manufacturing Co., Inc. | Fatigue improvement nut |
| USRE30647E (en) | 1975-04-23 | 1981-06-16 | Hydril Company | Tubular connection |
| JPS58187684A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-01 | 新日本製鐵株式会社 | 油井用鋼管継手 |
| US4549754A (en) | 1983-06-20 | 1985-10-29 | Reed Tubular Products Company | Tool joint |
| US4521042A (en) | 1983-07-05 | 1985-06-04 | Hydril Company | Threaded connection |
| US4688828A (en) * | 1986-04-02 | 1987-08-25 | Shaffer Donald U | Tubing joint for corrosion protection |
| GB8617827D0 (en) * | 1986-07-22 | 1986-08-28 | British Steel Corp | Joints for tubular members |
| US4846508A (en) * | 1987-12-16 | 1989-07-11 | Vetco Gray Inc. | Tubular connector system |
| US5092635A (en) | 1990-04-27 | 1992-03-03 | Baker Hughes Incorporated | Buttress thread form |
| JPH04157283A (ja) | 1990-10-19 | 1992-05-29 | Nippon Steel Corp | 疲労特性の優れた石油掘削管用ねじ継手 |
| JPH04157280A (ja) | 1990-10-19 | 1992-05-29 | Nippon Steel Corp | 疲労特性およびねじり特性の優れた石油掘削管用ねじ継手 |
| US5355968A (en) * | 1993-05-20 | 1994-10-18 | Grant Tfw, Inc. | Tool joint stress relief groove |
| JP2874615B2 (ja) * | 1995-10-25 | 1999-03-24 | 住友金属工業株式会社 | 管接続用ねじ継手 |
| US5779416A (en) | 1996-10-30 | 1998-07-14 | General Electric Co. | Bolt/stud and nut for enhanced high-cycle fatigue capability |
| WO1999018382A1 (fr) * | 1997-10-08 | 1999-04-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Joint a vis destine a des tuyaux de puits de petrole, et procede de fabrication associe |
| UA71575C2 (uk) | 1998-09-07 | 2004-12-15 | Валлурек Маннесманн Ойл Енд Гес Франс | Різьбове з'єднання двох металевих труб з великим моментом загвинчування |
| US6494499B1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-12-17 | The Technologies Alliance, Inc. | Threaded connector for pipe |
-
2000
- 2000-03-31 FR FR0004137A patent/FR2807095B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-15 AR ARP010101207A patent/AR027665A1/es active IP Right Grant
- 2001-03-26 MX MXPA02009388A patent/MXPA02009388A/es active IP Right Grant
- 2001-03-26 AT AT01919568T patent/ATE289397T1/de active
- 2001-03-26 JP JP2001572788A patent/JP4746246B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 CZ CZ20023598A patent/CZ301599B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2001-03-26 EA EA200201043A patent/EA004342B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2001-03-26 EP EP01919568A patent/EP1269059B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 US US09/926,675 patent/US6752436B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 CN CNB018074200A patent/CN1215277C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 BR BRPI0109604-4A patent/BR0109604B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-03-26 WO PCT/FR2001/000913 patent/WO2001075345A1/fr active IP Right Grant
- 2001-03-26 ES ES01919568T patent/ES2236207T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 CA CA002400820A patent/CA2400820C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 DZ DZ013270A patent/DZ3270A1/fr active
- 2001-03-26 DE DE60108949T patent/DE60108949T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 UA UA2002108637A patent/UA73983C2/uk unknown
- 2001-03-26 AU AU46643/01A patent/AU4664301A/en not_active Abandoned
- 2001-03-26 PL PL357948A patent/PL197968B1/pl unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1317815A (cs) * | 1963-05-08 | |||
| US2992613A (en) * | 1960-08-30 | 1961-07-18 | Albert G Bodine | Sonic well pump tubing string |
| EP0032265A1 (en) * | 1980-01-11 | 1981-07-22 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Coupling for interconnecting pipe sections, and pipe section for well drilling operations |
| WO2000006936A1 (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-10 | Grant Prideco, Inc. | Threaded and coupled connection for improved fatigue resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR027665A1 (es) | 2003-04-09 |
| EP1269059B1 (fr) | 2005-02-16 |
| EP1269059A1 (fr) | 2003-01-02 |
| BR0109604A (pt) | 2003-02-04 |
| UA73983C2 (en) | 2005-10-17 |
| DZ3270A1 (fr) | 2001-10-11 |
| PL197968B1 (pl) | 2008-05-30 |
| US6752436B1 (en) | 2004-06-22 |
| ES2236207T3 (es) | 2005-07-16 |
| CA2400820C (fr) | 2008-01-08 |
| CZ20023598A3 (cs) | 2003-02-12 |
| WO2001075345A1 (fr) | 2001-10-11 |
| CN1215277C (zh) | 2005-08-17 |
| FR2807095B1 (fr) | 2002-08-30 |
| EA200201043A1 (ru) | 2003-02-27 |
| BR0109604B1 (pt) | 2010-12-28 |
| EA004342B1 (ru) | 2004-04-29 |
| DE60108949T2 (de) | 2005-12-29 |
| FR2807095A1 (fr) | 2001-10-05 |
| JP4746246B2 (ja) | 2011-08-10 |
| CA2400820A1 (fr) | 2001-10-11 |
| PL357948A1 (en) | 2004-08-09 |
| JP2003529733A (ja) | 2003-10-07 |
| ATE289397T1 (de) | 2005-03-15 |
| MXPA02009388A (es) | 2003-10-06 |
| CN1420974A (zh) | 2003-05-28 |
| AU4664301A (en) | 2001-10-15 |
| DE60108949D1 (de) | 2005-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ301599B6 (cs) | Trubicový prvek se závitem s vybráním, odolný proti únave | |
| US6609735B1 (en) | Threaded and coupled connection for improved fatigue resistance | |
| AU2010321285B2 (en) | Threaded connection | |
| US8079623B2 (en) | Threaded pipe connector | |
| US8220844B2 (en) | Threaded element of a component with opposed threading portions and corresponding tubular threaded connection | |
| US7513534B2 (en) | Fatigue-resistant threaded component for a tubular threaded joint | |
| US20040262919A1 (en) | Premium tubular threaded joint comprising at least a threaded element with end lip | |
| CZ301730B6 (cs) | Trubicový prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolný proti únave a výsledný trubicový spoj se závitem | |
| AU2019274793B2 (en) | Tubular threaded connection | |
| US8220842B2 (en) | Threaded tubular connection which is resistant to bending stresses | |
| MXPA01011019A (es) | Conexion roscada con alta calidad compresiva. | |
| AU2019274792B2 (en) | Tubular threaded connection | |
| AU2014283409B2 (en) | Assembly for producing a threaded connection for drilling and operating hydrocarbon wells, threaded connection, and method for producing such a threaded connection | |
| JP6703191B2 (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
| OA19854A (en) | Tubular threaded connection. | |
| EA044818B1 (ru) | Резьбовое соединение для стальной трубы | |
| OA19882A (en) | Tubular threaded connection. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20210326 |