EA024504B1

EA024504B1 - Соединения с многоступенчатой клиновидной резьбой и способы их формирования

Info

Publication number: EA024504B1
Application number: EA201370046A
Authority: EA
Inventors: Дэвид Ллевеллин Мэллис; Гэри У. Уард
Original assignee: Хайдрил Компани
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2016-09-30
Also published as: PL2619397T3; CN103154420A; WO2012040275A2; US20130219686A1; EA201370046A1; CA2812134A1; CN103154420B; EP2619397A2; JP5969485B2; AR085194A1; ECSP13012521A; US20120074690A1; BR112013006934B1; AU2011305521A1; US20120074693A1; MX2013003350A; MY168685A; CU20130045A7; CU24107B1; EP2619397A4

Abstract

Изобретение описывает резьбовое соединение, содержащее: ниппель, содержащий первую ступень и вторую ступень, причем на первой и второй ступенях ниппеля имеются клиновидные резьбы; и муфту, содержащую первую ступень и вторую ступень, причем на первой и второй ступенях муфты имеются клиновидные резьбы; и расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля отличается от расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты.

Description

Настоящее изобретение относится, по существу, к резьбовым соединениям. В частности, настоящее изобретение относится к соединениям с двухступенчатыми клиновидными резьбами и к способам их формирования.

Предшествующий уровень техники

При бурении, заканчивании и подготовке скважины к эксплуатации часто используются различные соединения обсадных труб, хвостовики, бурильные трубы и утяжеленные бурильные трубы (указываемые в общем как трубные конструкции). Например, обсадные трубы могут быть введены в скважину с целью стабилизации пласта, его защиты от воздействия повышенных давлений в скважине (например, давлений, превышающих внутрипластовое давление) и для других аналогичных целей. Обсадные трубы могут соединяться своими торцами посредством резьбовых, сварных и иных соединений, известных специалистам в данной области техники. Соединения могут быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечивалось герметичное уплотнение между внутренним объемом соединяемых обсадных труб и кольцевым пространством, образующимся между наружными стенками соединяемых труб и стенками скважины. При этом герметизация может быть осуществлена посредством эластомерного уплотнения (например, в форме кольцевой прокладки), уплотнения типа металл-металл, формируемого в зоне соединения, или иных уплотнений, известных специалистам в данной области техники. В некоторых соединениях уплотнения образуются витками внутренней и наружной резьб. Данный вид уплотнений называется резьбовым уплотнением. Термин резьбовое уплотнение, как он используется в настоящем описании, означает, что уплотнение формируется, по меньшей мере, между частью внутренней резьбы на охватывающей части трубы (муфтовая часть трубы, далее муфта) и частью наружной резьбы на охватываемой части другой трубы (далее ниппель).

Следует учитывать, что некоторые термины, используемые в настоящем описании, используются применительно к стандартному варианту резьбовых соединений, расположенных в вертикальном положении по центральной оси трубных компонентов, который реализуется, например, при сборке колонны труб, опускаемой в ствол скважины. Так, термин посадочная сторона (1оаб йапк) относится к боковой поверхности профиля резьбы, которая обращена в сторону от наружного конца соответствующей муфты или ниппеля, снабженного резьбой, и подвергается нагрузке (а именно, растягивающей нагрузке), обусловленной весом нижней трубной секции, подвешенной в скважине. Термин посадочная сторона (к1аЬ йапк) относится к боковой поверхности профиля резьбы, которая обращена к наружному концу соответствующего ниппеля или муфты, снабженного резьбой, и испытывает усилия, прижимающие элементы соединения друг к другу, например вес верхней трубной секции на начальной стадии формирования соединения или усилие, прикладываемое для того, чтобы прижать нижнюю трубную секцию к дну скважины (т.е. усилие сжатия). Термин охватывающий торец (Тасе) относится к торцу муфты, обращенному наружу от резьбы на этой муфте, а термин охватываемый торец (поке) относится к торцу ниппеля, обращенному наружу от резьбового соединения. При формировании соединения охватываемый торец проводится за охватывающий торец внутрь муфты.

Одним из видов резьбы, часто используемым для формирования резьбового уплотнения, является клиновидная резьба (етебде Штеаб). На фиг. 1А и 1В показано соединение 100, в котором используется клиновидная резьба. Такая резьба отличается тем, что ширина витков резьбы (а именно, продольное расстояние между нагрузочными сторонами 125, 126 и посадочными сторонами 132, 131) ниток резьбы на ниппеле 101 и муфте 102, соответственно, увеличивается в противоположных направлениях. Клиновидные резьбы подробно описаны в следующих патентах: И8 № КЕ 30647, выдан В1оке, И8 № КЕ 34467, выдан Кеетек. И8 № 4703954, выдан ОтПой, и И8 № 5454605, выдан Мой, которые уступлены правопреемнику по заявке на настоящее изобретение и вводятся здесь ссылкой.

Вершины 122 профиля наружной резьбы на ниппеле 101 становятся более узкими в направлении его дистального конца, тогда как соответствующие вершины 191 профиля внутренней резьбы муфты в этом направлении расширяются. Иными словами, при перемещении по продольной оси 105 справа налево вершины 122 профиля резьбы ниппеля расширяются, тогда как вершины 191 профиля резьбы муфты становятся более узкими. Степень изменения ширины профиля резьбы вдоль соединения определяется переменной, которая называется коэффициентом клиновидности. Термин коэффициент клиновидности, как он используется в настоящем описании, относится к разнице шагов посадочной стороны и нагрузочной стороны профиля резьбы, которая приводит к изменению ширины профиля вдоль соединения. Термин шаг резьбы, как он используется в настоящем описании, относится к разнице расстояний между элементом профиля резьбы на последовательных витках. В этом случае шаг посадочной стороны определяется расстоянием между посадочными сторонами последовательных витков резьбы в продольном направлении соединения. Как показано на фиг. 1А и 1В, поверхности профиля резьбы становятся уже, что означает, что поперечный размер профиля резьбы 106 ниппеля увеличивается от начала к концу соединения, а поперечный размер витков резьбы 107, соответственно, уменьшается. Такая конфигурация профиля резьбы улучшает возможность введения ниппеля 101 в муфту 102 и обеспечивает распределение нагрузок по соединению.

Для клиновидных резьб резьбовое уплотнение обеспечивается за счет контактного давления, обу- 1 024504 словленного плотной посадкой (с натягом), по меньшей мере, на части соединения между нагрузочными сторонами 126, 125 профилей резьб ниппеля и муфты, соответственно, и между их посадочными сторонами 132, 131, что имеет место в собранном соединении. Тесное примыкание или плотная посадка между впадинами 192, 121 и вершинами 122, 191 завершает резьбовое уплотнение, когда оно имеет место, по меньшей мере, на части соединения, на которой происходит плотная посадка боковых сторон профиля резьбы. Давление, выдерживаемое уплотнением, может быть повышено за счет увеличения плотности посадки между впадинами и вершинами (плотность посадки впадин/вершин) на ниппеле 101 и на муфте 102 и между боковыми сторонами профилей резьб. Подобное соединение содержит также уплотнение типа металл-металл, которое обеспечивается контактом между соответствующими уплотняющими поверхностями 103, 104, расположенными, соответственно, на ниппеле 101 и на муфте 102.

Особенность клиновидных резьб, которые обычно используются в соединениях, не содержащих заплечика (упора) для фиксации положения по крутящему моменту, состоит в том, что соединение является пространственно неопределенным, так что взаимные положения ниппеля и муфты при заданном интервале крутящего момента может варьироваться в собранном соединении в большей степени, чем в соединениях, снабженных указанным заплечиком. Термин формирование соединения, как он используется в настоящем описании, означает осуществление резьбового соединения ниппеля и муфты. Термин собранное соединение относится к сформированному резьбовому соединению ниппеля и муфты, выполненному до заданного вращающего момента или до достижения заданного относительного положения этих компонентов (в осевом или в окружном направлении).

Для клиновидных резьб, рассчитанных как на плотную посадку по боковым сторонам профилей, так и на плотную посадку впадин/вершин в заданном соединении, оба вида плотных посадок увеличиваются в процессе формирования соединения (т.е. увеличение вращающего момента увеличивает плотность посадки по боковым сторонам и плотность посадки впадин/вершин). Для клиновидных резьб, в которых предусмотрены зазоры между впадинами и вершинами, этот зазор уменьшается по мере формирования соединения. Независимо от конструкции клиновидной резьбы, при формировании соединения соответствующие боковые стороны профилей, а также впадины и вершины профилей резьб сближаются (т.е. происходит уменьшение зазора).

Пространственно неопределенное соединение позволяет увеличивать плотность посадки по боковым сторонам и плотность посадки впадин/вершин путем увеличения вращающего момента в процессе формирования соединения. Благодаря этому клиновидная резьба способна обеспечить резьбовое уплотнение, выдерживающее повешенные давления газа и/или жидкости, за счет создания большей плотности посадки по боковым сторонам профилей и/или плотности посадки впадин/вершин или за счет увеличения вращающего момента в соединении. Однако при этом в процессе сборки увеличиваются и напряжения в соединении, которые могут привести к его поломке в процессе эксплуатации.

Перед формированием резьбового соединения трубных компонентов на поверхности резьбового соединения обычно наносят густой смазочный материал для улучшения резьбового уплотнения и обеспечения смазки в процессе формирования соединения. Например, слой густого смазочного материала (трубной смазки), нанесенный на поверхности клиновидной резьбы, может способствовать обеспечению резьбового уплотнения между нагрузочными и посадочными сторонами профилей резьб, например, как это раскрыто в патенте И8 № КБ 34467, выданном Рссусх. Трубная смазка может содержать металлические частицы, например частицы меди, для защиты ниток резьб ниппеля и муфты от задиров поверхности в процессе сборки и разборки соединения.

При формировании резьбового соединения избыточная трубная смазка может быть зажата между нитками резьб ниппеля и муфты, что может вызвать неправильные измерения, указывающие на увеличенный вращающий момент (что приводит к недостаточному завинчиванию или к зазорам), или в некоторых случаях повреждение соединения. Зазоры, возникающие в результате недостаточного выдавливания трубной смазки, губительны для конструктивной целостности соединений труб с клиновидной резьбой. Поскольку в процессе эксплуатации давление может стравливаться, возникает опасность самопроизвольного развинчивания труб. Поэтому зазоры в соединениях с клиновидной резьбой представляют особую проблему, поскольку в этом случае может происходить нарушение целостности уплотнения или даже разделение двух соединенных трубных элементов.

На фиг. 2 приведен вид известного двухступенчатого резьбового соединения 150. Резьба, формирующая соединение, разделена на две части (ступени): ступень, имеющая больший диаметр, указана на фиг. 2 ссылочным номером 31, и ступень, имеющая меньший диаметр, указана ссылочным номером 32. Часть, находящаяся между ступенью 31 и ступенью 32, указана ссылочным номером 901 (средняя часть). В некоторых соединениях средняя часть 901 может использоваться для уплотнения типа металлметалл. Вершина 222 профиля резьбы ниппеля 101 на малой ступени 32 на ее полной расчетной высоте не задевает вершину 221 профиля резьбы муфты 102 на большой ступени 31, когда ниппель 101 вдвигают в муфту 102. Диаметр малой ступени 32 ниппеля 101 меньше, чем наименьший диаметр вершины профиля резьбы на большой ступени муфты 102. Витки 106 резьбы ниппеля на малой ступени 32 могут проходить, не задевая витки резьбы 107 муфты на большой ступени 31. Витки резьб на малой ступени 32 и на большой ступени 31, имеющие примерно один шаг, входят в зацепление с каждым оборотом для

- 2 024504 формирования соединения. Таким образом, число оборотов, при которых витки резьбы скользят или притираются друг к другу, для заданного количества витков резьбы, находящихся в зацеплении уменьшается. Двухступенчатое резьбовое соединение обеспечивает возможность использовать на каждой ступени резьбы с разными характеристиками, однако резьбы на ступенях должны иметь одинаковый шаг, или разница шагов должна быть незначительной.

Соединение с двухступенчатой клиновидной резьбой раскрыто в патенте И8 № 6206436, выданном МаШк и уступленном правопреемнику по настоящей заявке. Указанный патент вводится здесь ссылкой. В этом патенте раскрывается соединение с двухступенчатой клиновидной резьбой, имеющей разные коэффициенты клиновидности, один из которых указывается как активный, и второй - консервативный. Указание активный относится к большим величинам коэффициента клиновидности, и указание консервативный относится к меньшим коэффициентам клиновидности. При прочих равных условиях, чем больше величина коэффициента клиновидности, тем более определенным будет соединение. При слишком большом коэффициенте клиновидности может возникать неприемлемое заклинивание, которое может приводить к развинчиванию соединения в процессе эксплуатации. При меньших коэффициентах клиновидности соединения в меньшей степени подвержены самопроизвольному развинчиванию. При слишком малой величине клиновидности неопределенность соединения может быть такой, что удлинение хода резьбы может приводить к задирам поверхности. В патенте МаШк указывается, что одна из ступеней может иметь коэффициент клиновидности, который оптимизирован для более определенного соединения (активный тип), а другая ступень может иметь коэффициент клиновидности, который оптимизирован для предотвращения развинчивания соединения (консервативный тип).

На фиг. ЗА и 3В приведены виды сечения известного соединения 200 с двухступенчатой клиновидной резьбой до завершения формирования соединения.

Соединение 200 включает ниппель 201 с витками 106 клиновидной резьбы и муфту 202, на которой имеются витки 107 сопряженной клиновидной резьбы. Кроме того, соединение 200 содержит первую ступень 31 и вторую ступень 32 с промежуточной частью частью 901, расположенной между указанными двумя ступенями. Как можно видеть, расстояние в продольном направлении между ступенями 31, 32 с клиновидной резьбой ниппеля 201, указанное ссылочным обозначением В, практически равно расстоянию в продольном направлении между ступенями 31, 32 муфты 202, указанному ссылочным обозначением А. Таким образом, можно сказать, что витки 106 клиновидной резьбы на первой ступени 31 ниппеля 201 находятся в фазе с витками 107 клиновидной резьбы на первой ступени 31 муфты 202. Аналогично, можно сказать, что витки 106 клиновидной резьбы на второй ступени 32 ниппеля 201 находятся в фазе с витками 107 клиновидной резьбы на второй ступени 32 муфты 202.

Соответствующие витки резьбы ниппеля и муфты на двух ступенях 31, 32 находятся в фазе, так что при установлении соединения зазоры 137 между сближающимися опорными сторонами 125, 126 профилей резьб равны зазорам 138 между сближающимися закладными сторонами 131, 132 профилей резьб на первой ступени 31. Аналогично, зазоры 137 между сближающимися опорными сторонами 127, 128 профилей резьб равны зазорам 138 между сближающимися закладными сторонами 133, 134 профилей резьб на второй ступени 32. Таким образом, соответствующие опорные стороны 125, 126 и закладные стороны 131, 132 профилей резьб на первой ступени 31 и соответствующие опорные стороны 127, 128 и закладные стороны 133, 134 профилей резьб на второй ступени 32 будут входить в контакт практически в один момент времени (а именно, при завершении установления соединения). На фиг. 3С и 3Ό иллюстрируется известное соединение 300 с двухступенчатой клиновидной резьбой в конце процесса установления соединения. Поскольку соответствующие опорные стороны 125, 126 и закладные стороны 131, 132 профилей резьб на первой ступени 31 и соответствующие опорные стороны 127, 128 и закладные стороны 133, 134 профилей резьб будут входить в контакт практически в один момент времени, степень плотности посадки между поверхностями будет практически одинаковой.

В настоящем изобретении предлагается резьбовое соединение, имеющее улучшенные характеристики вращающего момента, необходимого для завинчивания и развинчивания соединяемых частей.

Сущность изобретения

В изобретении предложено резьбовое соединение, содержащее: ниппель, содержащий первую ступень и вторую ступень, причем на первой и второй ступенях ниппеля имеются клиновидные резьбы; и муфту, содержащую первую ступень и вторую ступень, причем на первой и второй ступенях муфты имеются клиновидные резьбы; и расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля отличается от расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты.

В изобретении предложено еще одно резьбовое соединение, содержащее: ниппель, содержащий первую ступень и вторую ступень, причем на первой и второй ступенях ниппеля имеются клиновидные резьбы; и муфту, содержащую первую ступень и вторую ступень, причем на первой и второй ступенях муфты имеются клиновидные резьбы; и витки клиновидной резьбы по меньшей мере на одной из первой и второй ступенях ниппеля и сопрягающиеся витки резьбы по меньшей мере на одной из первой и второй ступенях муфты в осевом направлении не выровнены.

В изобретении также предлагается способ формирования резьбового соединения, включающий: введение в зацепление путем вращения ниппеля, имеющего клиновидную резьбу, с муфтой, имеющей

- 3 024504 сопрягающуюся клиновидную резьбу, причем клиновидные резьбы ниппеля и муфты выполнены на сопрягающихся первых и вторых ступенях ниппеля и муфты; и введение в зацепление противолежащих закладных и опорных сторон профилей резьб ниппеля и муфты в разные моменты формирования резьбового соединения.

Другие особенности и достоинства настоящего изобретения станут понятными из нижеприведенного описания и прилагаемой формулы изобретения.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

Фиг. 1А, 1В - вид сечения известного соединения с клиновидной резьбой.

Фиг. 2 - вид сечения известного соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой.

Фиг. 3А, 3В - вид сечения и вид сверху, соответственно, известного соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой в процессе формирования соединения.

Фиг. 3С, 3Ό - вид сечения и вид сверху, соответственно, окончательно сформированного известного соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой, показанного на фиг. 3А, 3В.

Фиг. 4А, 4В - вид сечения и вид сверху, соответственно, соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями муфты в процессе формирования соединения согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4С, 4Ό - вид сечения и вид сверху, соответственно, собранного соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями муфты, показанного на фиг. 4А, 4В, согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5А, 5В - вид сечения и вид сверху, соответственно, соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями ниппеля в процессе формирования соединения согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5С, 5Ό - вид сечения и вид сверху, соответственно, собранного соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями ниппеля, показанного на фиг. 5А, 5В, согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - вид сечения соединения с двухступенчатой клиновидной резьбой с резьбой муфты, сходящей на нет, согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В настоящем описании раскрыты варианты осуществления резьб для трубных соединений. В частности, раскрытые варианты относятся к двухступенчатым резьбовым соединениям, с разными расстояниями между ступенями, с помощью которого обеспечивается повышенная плотность посадки между противолежащими сторонами профилей резьб выполненного соединения.

На фиг. 4А показано поперечное сечение соединения 300 с двухступенчатой клиновидной резьбой с разными расстояниями между ступенями в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Соединение 300 содержит ниппель 301 с витками 306 клиновидной резьбы ниппеля и муфту 302 с витками 307 сопряженной клиновидной резьбы муфты. Витки 306, 307 резьб ниппеля и муфты могут иметь профиль типа ласточкин хвост. Кроме того, ниппель 301 и муфта 302 имеют сопрягающиеся первые ступени 31 и вторые ступени 32, а также промежуточную часть 901, расположенную между сопрягающимися ступенями 31, 32.

Соединение 300 выполнено таким образом, что расстояние в осевом направлении между ступенями 31, 32 с клиновидной резьбой ниппеля 301, указанное ссылочным обозначением В, отличается от расстояния в осевом направлении между ступенями 31, 32 муфты 302, указанного ссылочным обозначением А. Иначе говоря, осевая длина промежуточной части 901, расположенной между ступенями 31, 32 ниппеля 301 может отличаться от осевой длины промежуточной части 901, расположенной между ступенями 31, 32 муфты 302. Таким образом, можно сказать, что витки 306 клиновидной резьбы на первой ступени ниппеля 301 сдвинуты по фазе относительно витков 307 клиновидной резьбы на первой ступени 31 муфты 302. Аналогично, можно сказать, что витки 306 клиновидной резьбы на второй ступени 32 ниппеля 301 сдвинуты по фазе относительно витков 307 клиновидной резьбы на второй ступени 32 муфты 302.

В настоящем описании соединение, в котором промежуточные части между ступенями имеют разную длину, может указываться как соединение с расклиниванием ступеней. Длины А и В могут измеряться от любых фиксированных точек, коаксиально расположенных на ниппеле и муфте от первой ступени 31 до второй ступени 32. Как показано на фиг. 4А, коаксиально расположенные точки на ниппеле и муфте находятся на сопрягающихся сторонах профилей резьб ниппеля и муфты, однако специалистам в данной области техники будет понятно, что длины А и В могут измеряться и от других точек.

В некоторых вариантах осуществления изобретения длина А (т.е. расстояние в осевом направлении между ступенями 31, 32 клиновидной резьбы муфты 302) может быть немного меньше длины В (т.е. расстояние в осевом направлении между ступенями 31, 32 клиновидной резьбы ниппеля 301). В этом случае соединение 300 с двухступенчатой клиновидной резьбой может быть охарактеризовано как соединение клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между двумя ступенями муфты, поскольку расстояние А между ступенями 31, 32 муфты 302 уменьшено. Как показано, расстояние А между ступенями 31, муфты 302 уменьшено на заданную величину (а именно, χ,χχχ мм - 0,ххх мм) по сравнению с рас- 4 024504 стоянием В (а именно, χ,χχχ мм) между ступенями 31, 32 ниппеля 301. В некоторых вариантах осуществления изобретения разница расстояний (а именно, 0,xxx мм) между ступенями 31, 32 ниппеля и муфты может быть больше нуля или может находиться в диапазоне между примерно 0,0127 мм (0,0005 дюйма) до примерно 0,381 мм (0,015 дюйма). В других вариантах осуществления изобретения разница расстояний может составлять примерно 0,0762 мм (0,003 дюйма).

На фиг. 4В показан вид сверху сопрягающихся витков резьб на ступенях 31, 32 соединения 300 в процессе формирования соединения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Из-за уменьшенного расстояния в осевом направлении между ступенями 31, 32 муфты 302, соответствующие боковые поверхности резьб на ступенях 31, 32 могут входить в зацепление в процессе формирования соединения в разные моменты времени. В этом случае на ступени 31 соответствующие опорные стороны 125, 126 могут входить в зацепление раньше, чем соответствующие закладные стороны 131, 132, тогда как на ступени 32 соответствующие закладные стороны 133, 134 могут входить в зацепление раньше, чем соответствующие опорные стороны 127, 128.

На фиг. 4С, 4Ό приведен вид окончательно сформированного соединения 300 с клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями муфты, показанного на фиг. 4А, 4В, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. В окончательно сформированном соединении опорные стороны 125, 126 и закладные стороны 131, 132 на первой ступени 31, а также опорные стороны 127, 128 и закладные стороны 133, 134 на второй ступени 32 находятся в зацеплении. Однако степень плотности посадки между взаимодействующими закладными и опорными сторонами профилей резьб различна. Так, на первой ступени 31 между опорными сторонами 125, 126 плотность 135 посадки (показанная как перекрытие) будет выше, чем между закладными сторонами 131, 132 профилей, тогда как на второй ступени 32 между закладными сторонами 133, 134 плотность 137 посадки (показанная как перекрытие) будет выше, чем между опорными сторонами 127, 128 профилей из-за разности расстояний между ступенями 31, 32 ниппеля 301 и муфты 302. В некоторых вариантах осуществления изобретения на ступени 31 опорные стороны 125, 126 профилей могут входить в зацепление, тогда как закладные стороны 131, 132 профилей могут не входить в зацепление или входить в зацепление не полностью, и на ступени 32 закладные стороны 133, 134 профилей могут входить в зацепление, тогда как опорные стороны 127, 128 профилей могут не входить в зацепление или входить в зацепление не полностью.

В некоторых вариантах осуществления соединения с уменьшенным расстоянием между ступенями резьбы муфты в промежуточной части 901 может быть сформировано промежуточное уплотнение, поскольку соответствующие металлические поверхности ниппеля и муфты в этой части между ступенями 31, 32 могут прижиматься друг к другу для формирования уплотнения типа металл-металл. Как показано на фиг. 4С и 4Ό, силы, действующие на промежуточную часть 901 в связи с увеличенной плотностью посадки обращенных наружу сторон профилей резьб (иначе говоря, сторон, обращенных от промежуточной части 901), т.е. опорных сторон 125, 126 профилей на ступени 31 и закладных сторон 133, 134 профилей на ступени 32, дополнительно прижимают металлические поверхности промежуточного уплотнения благодаря эффекту Пуассона в зоне этого уплотнения. По сути, благодаря уменьшенному расстоянию между ступенями клиновидной резьбы муфты в ней создается растяжение, которое приводит к сужению в центральной части (промежуточная часть 901), то есть к смещению этой части внутрь. В то же время, благодаря уменьшенному расстоянию между ступенями клиновидной резьбы муфты в ниппеле создается сжатие, которое заставляет его центральную часть (среднюю часть 901) выгибаться, то есть смещаться наружу. Таким образом, смещенная внутрь центральная часть муфты и выгнутая наружу центральная часть ниппеля обеспечивают увеличение плотности посадки (благодаря эффекту Пуассона) между металлическими поверхностями в промежуточной части 901 ниппеля и муфты.

Увеличенная плотность посадки опорных сторон 125, 126 профилей на первой ступени и закладных сторон 133, 134 профилей на второй ступени в соединении с клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями муфты может заставлять промежуточную часть 901 муфты 302 растягиваться в конце формирования соединения, в результате чего обеспечивается эффективное предварительное натяжение муфты 302. При этом промежуточная часть 901 ниппеля 301 может быть предварительно сжата. Поскольку полностью собранное соединение 300 содержит предварительно напряженные элементы, предварительно растянутую муфту 302 и предварительно сжатый ниппель 301, оно может задерживать снижение увеличенной плотности посадки уплотняющих поверхностей в промежуточной части, которое может вызываться внешними растягивающими или сжимающими нагрузками, действующими на трубную колонну. Например, внешние растягивающие нагрузки, действующие на соединение, могут снижать силы, прижимающие уплотняющую поверхность ниппеля в промежуточной части к уплотняющей поверхности муфты. Однако предварительно сжатая средняя часть ниппеля задерживает действие таких внешних растягивающих нагрузок, поскольку такие нагрузки должны сначала преодолеть предварительное сжатие, прежде чем действие такой растягивающей нагрузки сможет проявиться. Аналогично, внешние сжимающие нагрузки, действующие на соединение, могут снижать силы, прижимающие уплотняющую поверхность муфты в средней части к уплотняющей поверхности ниппеля. Однако предварительно растянутая средняя часть муфты задерживает действие таких внешних сжимающих нагрузок, поскольку

- 5 024504 такие нагрузки должны сначала преодолеть предварительное растяжение, прежде чем действие такой сжимающей нагрузки сможет проявиться.

Клиновидная резьба в сочетании с профилем типа ласточкин хвост может обеспечивать фиксирующее действие в радиальном направлении, т.е. обеспечивается совместная фиксация ниппеля и муфты в радиальном направлении и предотвращается их разделение, которое может быть вызвано внутренним или внешним давлением. Кроме того, клиновидная резьба с разными расстояниями между ступенями обеспечивает дополнительную фиксацию соединяемых частей. Если стандартная клиновидная резьба не может обеспечить такую фиксацию, то резьба с разным расстоянием между выступами может обеспечивать дополнительное сопротивление действию внутреннего или внешнего давления и предотвращать разделение ниппеля и муфты в радиальном направлении. Суммируя вышеизложенное, можно сказать, что варианты осуществления изобретения, рассмотренные в настоящем описании, обеспечивают соединение, которое создает эффект захвата для уплотнения типа металл-металл в промежуточной части 901, за счет использование промежуточных частей 901 разной длины в сочетании с фиксирующим действием профиля типа ласточкин хвост резьбы на разных ступенях. Более того, даже если клиновидная резьба на одной из ступеней окажется дефектной (например, из-за зазоров, возникших в результате захвата трубной смазки или недостаточного вращающего момента), фиксирующее действие соединения с разными расстояниями между ступенями все-таки будет обеспечиваться. В некоторых вариантах осуществления изобретения внутреннее давление в соединении может быть распределено таким образом, что примерно две трети будет приходиться на толщину муфты в средней уплотняющей части, и одна треть будет определяться фиксирующим действием клиновидной резьбы с разным расстоянием между ступенями.

На фиг. 6 приведен вид сечения соединения 600 с двухступенчатой клиновидной резьбой, имеющего разное расстоянием между ступенями, а также промежуточное уплотнение в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения. Ниппель 601 и муфта 602, имеющие сопрягающиеся ступени 31, 32, соединяются таким образом, что уплотняющие поверхности 603 (ниппеля 601) и 604 (муфты 602) прижимаются друг к другу. Уплотняющие поверхности 603, 604 плотно прижимаются друг к другу для формирования уплотнения типа металл-металл. До полного формирования соединения 600 взаимодействие клиновидной резьбы с разным расстоянием между ступенями на ниппеле и муфте создает дополнительную плотность посадки в радиальном направлении контактирующих уплотняющих поверхностей 603, 604 (т.е. эффект увеличенной плотности посадки). Кроме того, предварительное нагружение ниппеля и муфты, создаваемое благодаря разному расстоянию между ступенями, может задерживать снижение эффекта Пуассона (т.е. механизм сужения внутрь и выгибания наружу), которое могут вызывать растягивающие или сжимающие нагрузки, действующие на соединение (т.е. силы, передаваемые трубной колонной). Сохранение давления в уплотнении, характерное для резьбового соединения 600, относится к способности уплотняющих поверхностей 603, 604 оставаться в контакте друг с другом, когда происходит радиальное смещение соединения, вызванное внутренним или внешним давлением. Сохранение уплотнения в вариантах осуществления изобретения с фиксированным промежуточным уплотнением обусловливается фиксирующим действием двухступенчатой резьбы с разными расстояниями между ступенями, в результате чего предотвращается нарушение контакта между поверхностями 603 и 604. Такое фиксирующее действие приводит к тому, что две поверхности 603 и 604 смещаются как одно целое.

Способы формирования соединения с уменьшенным расстоянием между ступенями муфты включают введение в зацепление витков 306 клиновидной резьбы ниппеля 301 с сопрягающимися витками 307 клиновидной резьбы муфты 302. В процессе формирования соединения на ступени 31 соответствующие опорные стороны 125, 126 профилей могут входить в зацепление раньше, чем соответствующие закладные стороны 131, 132 профилей, тогда как на ступени 32 соответствующие закладные стороны 133, 134 профилей могут входить в зацепление раньше соответствующих опорных сторон 127, 128 профилей. При продолжающемся формировании соединения степень плотности посадки между опорными сторонами 125, 126 профилей на первой ступени 31 и между закладными сторонами 133, 134 профилей увеличивается вплоть до завершения формирования соединения. В полностью собранном соединении закладные стороны 131, 132 профилей на первой ступени и опорные стороны 127, 128 профиля на второй ступени 32 также входят в зацепление. Таким образом, в полностью собранном соединении более высокая степень плотности 135 посадки создается между опорными сторонами 125, 126 профилей по сравнению с закладными сторонами 131, 132 профилей, тогда как на второй ступени 32 более высокая степень плотности 137 посадки создается между закладными сторонами 133, 134 профилей по сравнению с опорными сторонами 127, 128 профилей.

На фиг. 5А приведен вид сечения соединения 400 с двухступенчатой клиновидной резьбой с разным расстоянием между ступенями в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Соединение 400 включает ниппель 401 с витками 406 клиновидной резьбы и муфту 402 с витками 407 клиновидной резьбы. Кроме того, ниппель 401 и муфта 402 имеют сформированные на них сопрягающиеся первые ступени 31 и вторые ступени 32. Между сопрягающимися ступенями 31, 32 расположена промежуточная часть 901.

- 6 024504

Соединение 400 имеет такую форму и размеры, что расстояние В (т.е. расстояние в осевом направлении между ступенями 31, 32 клиновидной резьбы ниппеля 401) может быть немного меньше расстояния А (т.е. расстояния в осевом направлении между ступенями 31, 32 клиновидной резьбы муфты 402). В этом случае соединение с двухступенчатой клиновидной резьбой может быть охарактеризовано как соединение с клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между двумя ступенями ниппеля, поскольку расстояние В между ступенями 31, 32 ниппеля 401 уменьшено. Как можно видеть, расстояние В между ступенями 31, 32 ниппеля 401 уменьшено на заданную величину (а именно, χ,χχχ мм - 0,ххх мм) по сравнению с расстоянием А (а именно, χ,χχχ мм) между ступенями 31, 32 муфты 402. В некоторых вариантах осуществления изобретения разница расстояний (а именно, 0,χχχ мм) между ступенями 31, 32 может находиться в диапазоне от примерно 0,0127 мм (0,0005 дюйма) до примерно 0,381 мм (0,015 дюйма). В других вариантах осуществления изобретения разница расстояний может составлять примерно 0,0762 мм (0,003 дюйма).

На фиг. 5В показан вид сверху сопрягающихся профилей резьб на ступенях 31, 32 соединения 400 в процессе формирования соединения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Из-за уменьшенного расстояния в осевом направлении между ступенями 31, 32 ниппеля 401, соответствующие стороны профилей на ступенях 31, 32 могут входить в зацепление в процессе формирования соединения в разные моменты времени. В этом случае на ступени 31 соответствующие закладные стороны 131, 132 профилей могут входить в зацепление раньше, чем соответствующие опорные стороны 125, 126 профилей, тогда как на ступени 32 соответствующие опорные стороны 127, 128 профилей могут входить в зацепление раньше соответствующих закладных сторон 133, 134 профилей.

На фиг. 5С, 5Ό приведен вид окончательно сформированного соединения 400 с клиновидной резьбой с уменьшенным расстоянием между ступенями ниппеля в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. В окончательно сформированном соединении опорные стороны 125, 126 и закладные стороны 131, 132 профилей на первой ступени 31, а также опорные стороны 127, 128 и закладные стороны 133, 134 профилей на второй ступени 32 находятся в зацеплении. Однако степень плотности посадки между взаимодействующими закладными и опорными сторонами профилей резьб различна. Так, на первой ступени 31 между закладными сторонами 131, 132 профилей плотность 135 посадки (показанная как перекрытие) будет выше, чем между опорными сторонами 125, 126 профилей, тогда как на второй ступени 32 между опорными сторонами 127, 128 профилей плотность 137 посадки (показанная как перекрытие) будет выше, чем между закладными сторонами 133, 134 профилей, из-за разности расстояний между ступенями 31, 32 ниппеля 401 и муфты 402. В некоторых вариантах осуществления изобретения на ступени 31 закладные стороны 131, 132 профилей могут входить в зацепление, тогда как опорные стороны 125, 126 профилей могут не входить в зацепление или входить в зацепление не полностью, и на ступени 32 опорные стороны 127, 128 профилей могут входить в зацепление, тогда как закладные стороны 133, 134 профилей могут не входить в зацепление или входить в зацепление не полностью.

Способы формирования соединения с уменьшенным расстоянием между ступенями ниппеля включают введение в зацепление витков 406 клиновидной резьбы ниппеля 401 с сопряженными витками 407 клиновидной резьбы муфты 402. При формировании соединения на ступени 31 соответствующие закладные стороны 131, 132 профилей могут входить в зацепление раньше, чем соответствующие опорные стороны 125, 126 профилей, тогда как на ступени 32 соответствующие опорные стороны 127, 128 профиля могут входить в зацепление раньше соответствующих закладных сторон 133, 134 профилей. При продолжающемся формировании соединения степень плотности посадки между закладными сторонами 131, 132 профилей на первой ступени 31 и между опорными сторонами 127, 128 профилей на второй ступени 32 увеличивается вплоть до завершения формирования соединения. В полностью собранном соединении опорные стороны 125, 126 профилей на первой ступени 31 и закладные стороны 133, 134 профилей на второй ступени 32 также входят в зацепление. Таким образом, в полностью собранном соединении на первой ступени 31 более высокая степень плотности 135 посадки создается между закладными сторонами 131, 132 профилей по сравнению с опорными сторонами 125, 126 профилей, тогда как на второй ступени 32 более высокая степень плотности 137 посадки создается между опорными сторонами 127, 128 профилей по сравнению с закладными сторонами 133, 134 профилей.

В одном или нескольких рассмотренных в настоящем описании вариантах осуществления изобретения резьбовое соединение может представлять собой соединение со стандартной клиновидной резьбой на обеих ступенях, причем резьбы на обеих ступенях имеют примерно одинаковый коэффициент клиновидности. В других вариантах осуществления изобретения резьбовое соединение может иметь резьбу на первой ступени 31 с первым коэффициентом клиновидности и резьбу на второй ступени 32 со вторым коэффициентом клиновидности (т.е. на каждой ступени разные коэффициенты клиновидности). Как уже указывалось, один из коэффициентов клиновидности может считаться активным, а другой - консервативным (активный относится к увеличенным коэффициентам клиновидности, а консервативный относится к меньшим величинам этого коэффициента). В одном или нескольких рассмотренных в настоящем описании вариантах осуществления изобретения резьба на одной ступени может иметь актив- 7 024504 ный коэффициент клиновидности, находящийся в диапазоне от примерно 0,889 до 1,143 мм/об. (от 0,035 до 0,045 дюйм/об.), тогда как резьба на другой ступени может иметь консервативный коэффициент клиновидности, находящийся в диапазоне от примерно 0,0762 до 0,254 мм/об. (от 0,003 до 0,010 дюйм/об.). В других вариантах осуществления изобретения резьба на одной ступени может иметь активный коэффициент клиновидности порядка 0,4826 мм/об. (0,019 дюйм/об.), и резьба на другой ступени может иметь консервативный коэффициент клиновидности порядка 0,2794 мм/об. (0,011 дюйм/об.).

Кроме того, клиновидные резьбы на ступенях 31, 32 резьбового соединения могут иметь различные сочетания зазоров и плотных посадок между сопрягающимися впадинами и вершинами. Например, некоторые варианты осуществления резьб могут иметь на одной из ступеней 31, 32 полностью собранного соединения зазоры между вершинами и впадинами. Другие варианты осуществления резьб могут иметь на одной из ступеней 31, 32 полностью собранного соединения плотные посадки вершин во впадинах. В других вариантах осуществления изобретения резьба на первой ступени 31 может иметь зазоры между вершинами и впадинами, тогда как резьба на второй ступени 32 имеет плотную посадку вершин во впадинах, или наоборот. В некоторых вариантах осуществления изобретения резьбы на первой ступени 31 и второй ступени 32 могут иметь чередование зазоров и плотных посадок вершин во впадинах в соседних витках резьбы.

В некоторых вариантах осуществления изобретения резьбовое соединение может иметь резьбу, сходящую на нет, как показано на фиг. 6. На фиг. 6 приведен вид сечения соединения 700 с двухступенчатой клиновидной резьбой и разным расстоянием между ступенями. Как можно видеть, ниппель 701 и муфта 702 имеют сопрягающиеся ступени 31 и 32 с витками 706, 707 резьбы на них, а также промежуточную часть 901, расположенную между ступенями 31 и 32. Кроме того, высота витков 707 резьбы муфты уменьшается в осевом направлении при перемещении в сторону от дистального конца муфты 702. Резьба муфты 702 может быть охарактеризована как резьба, сходящая на нет, поскольку высота ее витков уменьшается.

Указание сходящая на нет в отношении резьбы, как оно используется в настоящем описании, относится к резьбе, у которой в отличие от идеальной резьбы, имеющей все профили витков полной формы, линия, проходящая через вершины профилей витков пересекает поверхность тела трубы. Поэтому у витков резьбы сходящей на нет вершины срезаны, так что между вершинами резьбы и впадинами резьбы сопрягающегося элемента возникают радиальные зазоры. Использование сходящей на нет резьбы может улучшить натяжение и сжатие соединений, когда она применяется для частей труб с полной толщиной стенок тела трубы. Не имеет значения, имеет ли часть с полной толщиной тела трубы не высаженный или высаженный конец, если внешний диаметр этой части трубы относится к поверхности тела трубы (без механической обработки), и внутренний диаметр этой части трубы относится к поверхности тела трубы (без механической обработки).

В резьбовом соединении опорная сторона профиля резьбы сечения, критического в отношении растяжения, свободна у основания профиля. Когда идеальная резьба с полной формой профиля пересекает поверхность тела трубы, критическое сечение определяется внутренней и внешней поверхностями трубы минус глубина профиля резьбы. Когда используется резьба, сходящая на нет, витки резьбы будут все меньше входить в поверхность тела трубы. Опорная сторона профиля, которая не полностью входит в сопрягающийся элемент, может выдерживать полную растягивающую нагрузку, действующую на соединение. В некоторых вариантах осуществления изобретения полная растягивающая нагрузка может выдерживаться, если зацепление нагрузочной стороны составляет примерно 30-70% от зацепления полного профиля резьбы. Поэтому критическое сечение соединения может быть существенно увеличено путем использования резьбы, сходящей на нет. Для клиновидных резьб способность выдерживания сжимающих нагрузок посадочными сторонами профиля резьбы снижается у вершины профиля. Таким образом, если профиль резьбы пересекает поверхность тела трубы в сечении, имеющем полную толщину стенки тела трубы, независимо от того, используется ли резьба с полным профилем или резьба, сходящая на нет, способность соединения выдерживать сжимающую нагрузку равна нагрузочной способности тела трубы.

Рассмотренные в настоящем описании варианты осуществления соединений с разным расстоянием между ступенями с клиновидной резьбой имеют ряд достоинств и преимуществ. Во-первых, рассмотренные в настоящем описании варианты осуществления изобретения направлены на решение проблемы захвата трубной смазки между витками сопрягаемых клиновидных резьб, которая представляет собой серьезную проблему для труб увеличенного диаметра, и, соответственно, снижения момента развинчивания соединенных частей, по мере того как смазка выходит из резьбы со временем, под действием нагрузки или температуры. Даже если отдельные витки резьбы захватят смазочный материал, действие двухступенчатой клиновидной резьбы с разными расстояниями между ступенями будет все-таки достаточным для обеспечения достаточно высокой величины вращающего момента, необходимого для развинчивания соединения. Таким образом, клиновидная резьба с разными расстояниями между ступенями малочувствительна к захвату смазки витками резьбы, так что этот фактор не будет губительно сказываться на целостности резьбового соединения.

Во-вторых, рассмотренные в настоящем описании варианты осуществления изобретения направлены на решение проблемы допусков для нарезания резьбы. Обычная трубная резьба нарезается с постоян- 8 024504 ным шагом (включая шаг нагрузочной и посадочной сторон профиля, однако в процессе изготовления резьбы (обычно с использованием фрезы или резца) может иметь место непостоянство шага резьбы. Это непостоянство проявляется в незначительном периодическом изменении шага резьбы, который становится то меньше, то больше заданного значения. Это явление обычно называют гуляющей резьбой (Штеаб бгипкеппеШ'). Погрешность такой гуляющей резьбы может оцениваться как отношение величины изменений (уходов) сторон профиля резьбы к ширине профиля клиновидной резьбы. В известных конструкциях соединений ширину клиновидной резьбы определяют как расстояние между противолежащими сторонами профиля (т.е. расстояние между противолежащими закладной и опорной сторонами). Вместо этого в вариантах осуществления изобретения, рассмотренных в настоящем описании, ширина клина определяется как расстояние между закладной и опорной противолежащими сторонами профиля на разных ступенях, в результате чего увеличивается ширина клина. В этом случае эффективно снижается погрешность гуляющей резьбы, и, соответственно, снижаются или вообще снимаются требования к допускам изготовления резьбы.

Кроме того, рассмотренные в настоящем описании варианты осуществления изобретения обеспечивают возможность многократного завинчивания и развинчивания соединяемых частей без снижения удерживающей способности клиновидной резьбы. Благодаря эффекту клина, формируемого двумя ступенями, может быть создано большее пружинящее действие на большей длине. В результате, соединение лучше сохраняет прочность, в том числе при многократном использовании. Пружинящее действие также снижает вероятность задира поверхностей резьбы при формировании соединения.

В то время как настоящее изобретение было описано в отношении некоторых вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники после ознакомления с изобретением будет понятно, что могут быть предложены и другие варианты его осуществления, не выходящие за пределы объема изобретения. Соответственно, объем изобретения должен быть ограничен только его формулой, которая прилагается к описанию.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Резьбовое соединение, содержащее ниппель, содержащий первую ступень ниппеля и вторую ступень ниппеля, при этом клиновидные резьбы ниппеля выполнены на первой и второй ступенях ниппеля;

муфту, содержащую первую ступень муфты и вторую ступень муфты, при этом клиновидные резьбы муфты выполнены на первой и второй ступенях муфты, при этом расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля отличается от расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты.
2. Резьбовое соединение по п.1, в котором расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты меньше расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля.
3. Резьбовое соединение по п.2, дополнительно содержащее сопрягающиеся закладные стороны и опорные стороны профилей резьбы на сопрягающихся первых ступенях ниппеля и муфты, причем сопрягающиеся опорные стороны выполнены с возможностью зацепления раньше, чем сопрягающиеся закладные стороны на сопрягающихся первых ступенях ниппеля и муфты;

сопрягающиеся закладные стороны и опорные стороны профилей резьбы на сопрягающихся вторых ступенях ниппеля и муфты, при этом сопрягающиеся закладные стороны выполнены с возможностью зацепления раньше, чем сопрягающиеся опорные стороны на сопрягающихся вторых ступенях ниппеля и муфты.
4. Резьбовое соединение по п.1, в котором расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля меньше расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты.
5. Резьбовое соединение по п.4, дополнительно содержащее сопрягающиеся закладные стороны и опорные стороны профилей резьбы на сопрягающихся первых ступенях ниппеля и муфты, при этом сопрягающиеся закладные стороны выполнены с возможностью зацепления раньше, чем сопрягающиеся опорные стороны на сопрягающихся первых ступенях ниппеля и муфты;

сопрягающиеся закладные стороны и опорные стороны профилей резьбы на сопрягающихся вторых ступенях ниппеля и муфты, при этом сопрягающиеся опорные стороны выполнены с возможностью зацепления раньше, чем сопрягающиеся закладные стороны на сопрягающихся вторых ступенях ниппеля и муфты.
6. Резьбовое соединение по п.1, дополнительно содержащее промежуточную часть без резьбы, расположенную между первыми и вторыми ступенями ниппеля и муфты.
7. Резьбовое соединение по п.6, дополнительно содержащее промежуточное уплотнение типа металл-металл, расположенное между первыми и вторыми ступенями ниппеля и муфты.
8. Резьбовое соединение по п.1, в котором сопрягающиеся клиновидные резьбы ниппеля и муфты на их первых ступенях имеют первый коэффициент клиновидности и сопрягающиеся клиновидные резь- 9 024504 бы ниппеля и муфты на их вторых ступенях имеют второй коэффициент клиновидности.
9. Резьбовое соединение по п.8, в котором сопрягающиеся клиновидные резьбы ниппеля и муфты на их первых ступенях входят в зацепление раньше, чем сопрягающиеся клиновидные резьбы ниппеля и муфты на их вторых ступенях, или в котором сопрягающиеся клиновидные резьбы ниппеля и муфты на их первых ступенях входят в зацепление позже, чем сопрягающиеся клиновидные резьбы ниппеля и муфты на их вторых ступенях, или в котором сопрягающиеся клиновидные резьбы ниппеля и муфты на их первых ступенях входят в зацепление одновременно с сопрягающимися клиновидными резьбами ниппеля и муфты на их вторых ступенях.
10. Резьбовое соединение по п.1, в котором расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля отличается от расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты на величину, которая находится в диапазоне от примерно 0,0127 мм (0,0005 дюйма) до примерно 0,381 мм (0,015 дюйма), предпочтительно в диапазоне от примерно 0,0508 мм (0,002 дюйма) до 0,127 мм (0,005 дюйма).
11. Резьбовое соединение по п.1, в котором расстояние в осевом направлении между первой и второй ступенями ниппеля отличается от расстояния в осевом направлении между первой и второй ступенями муфты примерно на 0,0762 мм (0,003 дюйма), предпочтительно примерно 0,0005 от наружного диаметра трубы.
12. Резьбовое соединение по п.1, в котором профили резьб ниппеля и муфты имеют, по существу, форму ласточкин хвост.
13. Резьбовое соединение по п.1, в котором между впадинами и вершинами профилей клиновидных резьб ниппеля и муфты в полностью собранном соединении имеется зазор на обеих сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты или в котором между впадинами и вершинами профилей клиновидных резьб ниппеля и муфты в полностью собранном соединении имеется плотная посадка на обеих сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты.
14. Резьбовое соединение по п.1, в котором между впадинами и вершинами профилей клиновидных резьб ниппеля и муфты в полностью собранном соединении имеется зазор на первых сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты и между впадинами и вершинами профилей клиновидных резьб ниппеля и муфты в полностью собранном соединении имеется плотная посадка на вторых сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты, или в котором между впадинами и вершинами профилей клиновидных резьб ниппеля и муфты в полностью собранном соединении имеется плотная посадка на первых сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты и между впадинами и вершинами профилей клиновидных резьб ниппеля и муфты в полностью собранном соединении имеется зазор на вторых сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты.
15. Резьбовое соединение по п.1, в котором обеспечивается плотная посадка клиновидных резьб ниппеля и муфты на вершинах и во впадинах профилей резьбы на всем протяжении или на части клиновидных резьб ниппеля и муфты.
16. Резьбовое соединение по п.1, в котором обеспечивается плотная посадка клиновидной резьбы ниппеля и клиновидной резьбы муфты во впадинах профилей резьб на первых сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты и на вершинах профилей резьб на вторых сопрягающихся ступенях ниппеля и муфты и обеспечивается радиальный зазор во впадинах профилей резьб на вторых сопрягающихся ступенях муфты и ниппеля и на вершинах профилей резьб на первых сопрягающихся ступенях муфты и ниппеля.
17. Резьбовое соединение по п.1, дополнительно содержащее резьбу, сходящую на нет, на муфте, причем высота профиля резьбы муфты уменьшается в осевом направлении муфты.
18. Резьбовое соединение, содержащее ниппель, содержащий первую ступень ниппеля и вторую ступень ниппеля и клиновидные резьбы ниппеля, выполненные на первой и второй ступени ниппеля;

муфту, содержащую первую ступень муфты и вторую ступень муфты и клиновидные резьбы муфты, выполненные на первой и второй ступени муфты;

при этом витки клиновидной резьбы по меньшей мере на одной из первой и второй ступеней ниппеля и сопрягающиеся витки резьбы по меньшей мере на одной из первой и второй ступеней муфты в осевом направлении сдвинуты.
19. Способ формирования резьбового соединения по п.5, включающий введение в зацепление путем вращения ниппеля, имеющего клиновидную резьбу, с муфтой, имеющей сопрягающуюся клиновидную резьбу, причем клиновидные резьбы ниппеля и муфты выполнены на сопрягающихся первых и вторых ступенях ниппеля и муфты;

введение в зацепление противолежащих закладных и опорных сторон профилей резьб ниппеля и муфты в разные моменты формирования резьбового соединения.
20. Способ по п.19, дополнительно включающий введение в зацепление сопрягающихся опорных сторон профилей раньше, чем закладных сторон профилей на сопрягающихся первых ступенях ниппеля и муфты;

введение в зацепление сопрягающихся закладных сторон профилей раньше, чем опорных сторон профилей на сопрягающихся вторых ступенях ниппеля и муфты, или дополнительно включающий

- 10 024504 введение в зацепление сопрягающихся закладных сторон профилей раньше, чем опорных сторон профилей на сопрягающихся первых ступенях ниппеля и муфты;

введение в зацепление сопрягающихся опорных сторон профилей раньше, чем закладных сторон профилей на сопрягающихся вторых ступенях ниппеля и муфты, или дополнительно включающий введение в зацепление соответствующих металлических уплотняющих поверхностей, расположенных между первыми и вторыми ступенями ниппеля и муфты.