EA029042B1 - Трубчатое соединение и трубчатый элемент - Google Patents

Трубчатое соединение и трубчатый элемент Download PDF

Info

Publication number
EA029042B1
EA029042B1 EA201301285A EA201301285A EA029042B1 EA 029042 B1 EA029042 B1 EA 029042B1 EA 201301285 A EA201301285 A EA 201301285A EA 201301285 A EA201301285 A EA 201301285A EA 029042 B1 EA029042 B1 EA 029042B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
thread
institution
line
sleeve
segment
Prior art date
Application number
EA201301285A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201301285A1 (ru
Inventor
Эдвард О. Бэнкер
Original Assignee
УЛЬТРА ПРЕМИУМ ОЙЛФИЛД СЁРВИСИЗ, ЭлТиДи.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=46177560&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA029042(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by УЛЬТРА ПРЕМИУМ ОЙЛФИЛД СЁРВИСИЗ, ЭлТиДи. filed Critical УЛЬТРА ПРЕМИУМ ОЙЛФИЛД СЁРВИСИЗ, ЭлТиДи.
Publication of EA201301285A1 publication Critical patent/EA201301285A1/ru
Publication of EA029042B1 publication Critical patent/EA029042B1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/004—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
    • 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
    • F16L15/06—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints characterised by the shape of the screw-thread

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)
  • Dowels (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

В изобретении представлено трубчатое соединение, которое образовано при помощи элемента втулки и элемента шпильки, каждый из которых имеет коническую резьбу с постоянным шагом. Профилирование, созданное за счет резьбы по меньшей мере одного элемента шпильки и элемента втулки, приводит к созданию образующей линии, которая является ступенчатой образующей линией. Конфигурация ступенчатой образующей линии позволяет получить широкую радиальную полосу реального контакта между сторонами заведения элемента шпильки и элемента втулки при полностью законченном соединении.

Description

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию трубчатых соединений, а более конкретно к созданию трубчатого соединения, имеющего резьбовую форму, которая сконфигурирована, чтобы повысить сопротивление к осевой сжимающей нагрузке.
Уровень техники
При добыче нефти и газа производят бурение скважин все большей глубины и большей сложности, чтобы производить разведку и добычу углеводородов. При этом обычно используют стальные трубы (трубные изделия) для защиты скважин (обсадные трубы) и для перемещения добытых флюидов (лифтовые трубы). Обсадные и лифтовые трубы транспортируют на относительно короткие расстояния и устанавливают в скважине последовательно за счет соединяемых друг с другом секций трубы.
Одним из путей повышения эффективности бурения скважины является сохранение диаметра скважины. Самым прямым путем достижения этого является минимизация диаметра соединений трубы. Два типа предпочтительных соединений для нефтяного промысла, а именно объединенное равнопроходное соединение (соединение впритык) и улучшенное соединение с уменьшенным диаметром уже используют для этих целей. Внешний диаметр равнопроходного соединения, по существу, равен внешнему диаметру корпуса трубы. Другими словами, соединение заключено внутри толщины корпуса трубы.
Желательно создать соединение с уменьшенным диаметром и равнопроходное соединение, так же как и другие соединения, с улучшенными характеристиками сжатия. Для того чтобы лучше понимать сопротивление сжатию равнопроходного соединения и соединения с уменьшенным диаметром, необходимо ввести некоторую терминологию. Известно, что резьбы содержат выступающий участок, выступ или зуб, который входит в заглубленную впадину резьбы. Резьбовая форма образована при помощи впадины профиля резьбы, вершины, стороны заведения и стороны нагрузки, каждая из которых в действительности представляет собой винтовую поверхность. Как это показано в качестве примера на фиг. 1, профиль (то есть двумерное изображение) резьбовой формы образован плоскостью сечения, которая идет радиально наружу от центральной оси трубчатого элемента или резьбы и содержит повторяющуюся "последовательность" сегментов 10а, 10Ь, 10с выступов и сегментов 12а, 12Ь, 12с впадин, причем каждый сегмент выступа ограничен стороной 14 заведения, вершиной 16 и стороной 18 нагрузки, а каждый сегмент впадины ограничен стороной 18 нагрузки, впадиной 20 профиля резьбы и стороной 14 заведения. Каждый сегмент впадины профиля резьбы образован при помощи соответствующего осевого сегмента винтовой впадины трехмерной резьбы, а каждый сегмент выступа профиля резьбы образован при помощи соответствующего осевого сегмента винтового выступа трехмерной резьбы.
"Образующая линия" профиля резьбы представляет собой воображаемую линию 22 на профиле резьбовой формы, которая пересекает сторону заведения и сторону нагрузки так, что осевая ширина А|< выступа резьбы равна осевой ширине Ат впадины резьбы. Сторона нагрузки и сторона заведения традиционно расположены под углом друг к другу, чтобы создать зазоры между зубом и впадиной, так чтобы два элемента, которые имеют резьбу, могли быть первоначально совмещены (наживлены) и затем собраны (свинчены) без повреждения. Угол α3 стороны заведения и угол аъ стороны нагрузки являются положительными, как это показано на фиг. 1. Прилежащий угол αχ представляет собой алгебраическую сумму двух углов.
Квадратные резьбы, по существу, не имеют углов сторон и поэтому они являются предпочтительными, так как они обеспечивают хорошее давление и хорошую передачу нагрузки сжатия. Как это показано в патенте США № 6322110, квадратные или почти квадратные резьбы могут иметь по меньшей мере одну разгруженную (облегченную) поверхность на сторонах заведения, которая идет от вершины до некоторой точки на поверхности стороны заведения; то есть могут иметь поверхность с большим углом стороны заведения, чтобы создавать дополнительный зазор для сторон нагрузки при осуществлении соединения. Больший угол (большие углы) позволяют смягчить некоторые проблемы, связанные с большим боковым зазором резьбы. Зазор между сторонами нагрузки "передается" на стороны заведения, когда концы соединения входят в контакт и когда будет приложен дополнительный вращающий момент. Дополнительная сборка соединения может позволить сторонам заведения вновь войти в контакт, но типично только при создании точки контакта, винтовой линии контакта или реального контакта, которые позволяют только поглощать дополнительные напряжения при окончательной сборке.
Как это описано в предпочтительном варианте осуществления в патенте США № 6322110, множество углов (то есть разгруженных поверхностей) используют на стороне заведения. В положении "заведения" (наживления резьбы), то есть когда охватываемый элемент (или шпильку) одного соединения первоначально вводят в охватывающий элемент (или втулку) сопряженного соединения, эти поверхности позволяют стороне заведения резьбы шпильки опираться на сторону заведения резьбы втулки, в то время как стороны нагрузки имеют достаточный зазор для осуществления входа в зацепление резьбы, когда шпильку вращают для сборки соединения, то есть вращают для достижения окончательного положения соединения, то есть положения полного зацепления соединения. Более того, разгруженная поверхность (разгруженные поверхности) позволяет резьбам входить в зацепление так, что зазор между сторонами нагрузки уменьшается во время сборки, потому что некоторые поверхности действуют как кулачок или
- 1 029042
наклонная плоскость, уменьшающие зазор в некоторых частях резьбы. Однако именно вхождение соединения в зацепление (то есть взаимодействие между частями соединения, другими, кроме резьб (такими как металлическое уплотнение), в действительности останавливает движение вперед резьбового соединения и вызывает сдвиг контакта внутри резьбового участка соединения от стороны заведения к стороне нагрузки. Это же самое движение сдвигает существующий зазор от стороны нагрузки к стороне заведения. Сборку производят так, что резьбы приводятся в движение совместно за счет приложенного вращающего момента, который вращает элемент шпильки и принудительно побуждает сторону нагрузки шпильки двигаться относительно стороны нагрузки втулки. Формы (конфигурации) сторон заведения выбраны так, что когда резьбы доходят до окончательного положения, то есть при полной сборке соединения, тогда резьбы шпильки и втулки образуют двумерную точку контакта на образующей линии.
В патенте США № 6332110 образующей линией резьбовой формы является прямая линия, которая образует начальный конус при вращении вокруг центральной оси трубчатого элемента или резьбы. Образующая линия расположена на равном расстоянии между впадиной профиля резьбы и вершиной вдоль каждый стороны заведения и стороны нагрузки, что является стандартным для трубчатых соединений. Контролируемые за счет допустимых отклонений в процессе изготовления реальные пересечения образующей линии на сторонах заведения при полной сборке могут иметь небольшой зазор, поверхностный контакт или небольшую посадку с натягом. Как это указано в патенте США № 6332110, приложенный вращающий момент может быть достаточен для возникновения эффекта Пуассона, удлиняющего один элемент и сжимающего другой, что приводит к созданию узкой полосы контакта вокруг образующей линии. Однако в этом патенте не обсуждается никакая надежная технология, позволяющая обеспечить полосу контакта, или технология, позволяющая обеспечить широкую область полосы контакта.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается трубчатое соединение, которое содержит элемент втулки и элемент шпильки. Элемент шпильки имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину резьбы, сторону заведения и сторону нагрузки. Сторона заведения резьбы элемента шпильки имеет основную поверхность и вторую поверхность, причем основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Элемент втулки имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки. Сторона заведения резьбы элемента втулки имеет основную поверхность и вторую поверхность, причем основная поверхность идет радиально внутрь и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально внутрь и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Профиль, образованный за счет впадины профиля резьбы, вершины, стороны заведения и стороны нагрузки по меньшей мере одного элемента шпильки или элемента втулки, приводит к тому, что образующая линия элемента шпильки или элемента втулки будет ступенчатой образующей линией.
В соединении, описанном в предшествующем параграфе, первый цикл ступенчатой образующей линии образован при помощи первого линейного сегмента, проходящего через первый сегмент выступа профиля резьбы, и второго линейного сегмента, проходящего через первый сегмент впадины профиля резьбы, причем второй линейный сегмент имеет угловое смещение от первого линейного сегмента, так что первый линейный сегмент не является параллельным второму линейному сегменту.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, второй цикл ступенчатой образующей линии образован при помощи первого линейного сегмента, проходящего через второй сегмент выступа профиля резьбы, и второго линейного сегмента, проходящего через второй сегмент впадины профиля резьбы, причем первый сегмент впадины резьбы ограничен при помощи первого сегмента выступа резьбы и второго сегмента выступа резьбы, при этом второй сегмент впадины резьбы расположен рядом со вторым сегментом выступа резьбы. Первый линейный сегмент второго сегмента выступа резьбы идет параллельно первому линейному сегменту первого сегмента выступа резьбы, но со смещением радиально от него. Второй линейный сегмент второго сегмента впадины резьбы идет параллельно второму линейному сегменту первого сегмента впадины резьбы, но со смещением радиально от него.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, резьбовой конус, объединенный с одним элементом втулки или с одним элементом шпильки, имеет угловое смещение как от первого линейного сегмента, так и от второго линейного сегмента.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, второй линейный сегмент смещен от центральной продольной оси элемента шпильки или элемента втулки на угол больше, чем любой угол смещения, который может существовать между первым линейным сегментом и центральной продольной осью.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, как образующая линия элемента шпильки, так и образующая линия элемента втулки представляют собой ступенчатую образующую линию.
- 2 029042
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, образующая линия элемента шпильки пересекает сторону заведения у местоположения пересечения резьбы шпильки радиально снаружи от средней точки высоты стороны заведения резьбы элемента шпильки, причем основная поверхность стороны заведения резьбы элемента шпильки идет наружу к местоположению пересечения резьбы шпильки. Аналогично, образующая линия элемента втулки пересекает сторону заведения у местоположения пересечения резьбы втулки радиально внутри от средней точки высоты стороны заведения резьбы элемента втулки, причем основная поверхность стороны заведения резьбы элемента втулки идет внутрь к местоположению пересечения резьбы втулки.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, когда соединение полностью закончено, сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки будут иметь реальный контакт по радиальной полосе.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, радиальная полоса реального контакта идет на радиальное расстояние, которое равно или больше чем по меньшей мере 17% высоты стороны заведения.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, когда соединение полностью закончено, средняя точка высоты стороны заведения элемента шпильки, по существу, совмещена со средней точкой высоты стороны заведения элемента втулки, а радиальная полоса реального контакта идет как радиально наружу, так и радиально внутрь, по существу, от совмещенных средних точек.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, сторона заведения резьбы элемента шпильки пересекается со стороной заведения резьбы элемента втулки во время сборки соединения, чтобы вводить сторону нагрузки резьбы элемента шпильки в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки.
В соединении, описанном в любом предшествующем параграфе, сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки сконфигурированы так, чтобы взаимодействовать при сборке соединения, так что сторона нагрузки резьбы элемента шпильки будет введена в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки, до того как резьба элемента шпильки и резьба элемента втулки достигнут при сборке 65% радиальной глубины зацепления.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается трубчатый элемент, который содержит удлиненный корпус, имеющий сквозной осевой канал. Концевой участок корпуса имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки. Сторона заведения имеет основную поверхность и вторую поверхность, причем основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Профиль, образованный при помощи впадины профиля резьбы, вершины, стороны заведения и стороны нагрузки по меньшей мере одного элемента шпильки или элемента втулки, приводит к тому, что образующая линия элемента шпильки или элемента втулки представляет собой ступенчатую образующую линию.
В трубчатом элементе, описанном в предшествующем параграфе, первый цикл ступенчатой образующей линии образован при помощи первого линейного сегмента, проходящего через первый сегмент выступа профиля резьбы, и второго линейного сегмента, проходящего через первый сегмент впадины профиля резьбы, причем второй линейный сегмент имеет угловое смещение от первого линейного сегмента, так что первый линейный сегмент не является параллельным второму линейному сегменту.
В трубчатом элементе, описанном в предшествующем параграфе, резьбовой конус, образованный при помощи профиля, имеет угловое смещение как от первого линейного сегмента, так и от второго линейного сегмента.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается трубчатое соединение, которое содержит элемент шпильки и элемент втулки. Элемент шпильки имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки. Сторона заведения резьбы элемента шпильки имеет основную поверхность и вторую поверхность, причем основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Элемент втулки имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента втулки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность идет радиально внутрь и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально внутрь и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Когда соединение полностью закончено, сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки будут иметь реальный контакт по широкой радиальной полосе.
- 3 029042
В трубчатом соединении, описанном в предшествующем параграфе, широкая радиальная полоса контакта идет на радиальное расстояние, которое равно или больше чем по меньшей мере 17% высоты стороны заведения.
В трубчатом соединении, описанном в любом из двух предшествующих параграфов, когда соединение полностью закончено, средняя точка высоты стороны заведения элемента шпильки будет, по существу, совмещена со средней точкой высоты стороны заведения элемента втулки, а широкая радиальная полоса контакта будет идти как радиально наружу, так и радиально внутрь, по существу, от совмещенных средних точек.
Было обнаружено, что упомянутая здесь выше широкая полоса контакта значительно улучшает характеристики соединения в том, что касается компрессионного нагружения, за счет добавления площади к поперечному сечению соединения, что противодействует сжимающим нагрузкам, за счет чего повышается полная компрессионная стойкость соединения к деформации материала. Такая полоса контакта также непосредственно противодействует компрессионному нагружению и ограничивает перемещение внутри соединения, таким образом изолируя и защищая металлическое уплотнение во время механических или тепловых циклов нагружения и улучшая целостность трубчатого соединения под давлением, приложенным по трем осям.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается трубчатое соединение, которое содержит элемент шпильки и элемент втулки. Элемент шпильки имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки. Сторона заведения резьбы элемента шпильки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Элемент втулки имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента втулки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность идет радиально внутрь и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально внутрь и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол. Сторона заведения резьбы элемента шпильки пересекается со стороной заведения резьбы элемента втулки при сборке соединения, чтобы вводить сторону нагрузки резьбы элемента шпильки в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки.
В трубчатом соединении, описанном в предшествующем параграфе, сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки выполнены с возможностью взаимодействия при сборке соединения, так что сторона нагрузки резьбы элемента шпильки будет введена в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки, до того как резьба элемента шпильки и резьба элемента втулки достигнут при сборке 60% радиальной глубины зацепления.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана примерная известная ранее резьбовая форма, имеющая положительный угол стороны заведения и положительный угол стороны нагрузки.
На фиг. 2 и 3 схематично показан один вариант осуществления резьбовой формы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4-7 показано взаимодействие резьбы во время последовательности сборки элементов, образующих резьбовую форму, показанную на фиг. 2 и 3.
На фиг. 8 показана с увеличением сторона заведения, имеющая реальный контакт в примерном полностью законченном соединении.
На фиг. 9 и 10 показаны примерные конфигурации соединений, в которые может быть включена заявленная здесь резьбовая форма.
На всех чертежах аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения, причем чертежи не обязательно выполнены в реальном масштабе. Некоторые характеристики изобретения могут быть показаны с преувеличением или могут быть показаны схематично, а некоторые детали стандартных элементов для упрощения понимания сути изобретения могут быть вообще не показаны.
Подробное описание изобретения
Обратимся сначала к рассмотрению фиг. 2, на которой показан профиль 30 резьбовой формы с двумя сегментами 32а, 32Ь выступов и с двумя сегментами 34а, 34Ь впадин. Следует иметь в виду, что типичный профиль всей резьбы содержит большое число сегментов выступов и впадин. В резьбовой форме использована квадратная или почти квадратная резьба, имеющая сторону 36 заведения и сторону 38 нагрузки, идущие между вершиной 40 и впадиной 42 профиля резьбы. Образующая линия 44, которая является ступенчатой образующей линией, которая будет описана далее более подробно, показана пунктирной линией, причем резьбовой конус 46 также показан пунктирной линией. Резьбовая форма 30 является формой элемента шпильки, причем также показана осевая линия 48 элемента шпильки, однако следует иметь в виду, что радиальное местоположение осевой линии 48 не обязательно показано в реальном
- 4 029042
масштабе.
Сторона 38 нагрузки имеет угол α1 стороны нагрузки (измеренный относительно радиальной оси, перпендикулярной к осевому направлению трубчатого элемента). На фиг. 2 показано, что сторона 36 заведения содержит три особые поверхности: 1) основную поверхность 50 стороны заведения, которая идет радиально от впадины 42 профиля резьбы и имеет основной угол α2 стороны заведения; 2) поверхность 54 зазора стороны заведения, которая идет радиально от вершины 40 и имеет угол α4 зазора стороны заведения, причем α4 больше, чем α2; 3) поверхность 52 кулачка стороны заведения, которая идет между основной поверхностью 50 стороны заведения и поверхностью 54 зазора стороны заведения и имеет угол α3 кулачка стороны заведения, причем α3 больше, чем α2, и меньше, чем α4. Если поверхность зазора не используют, то поверхность кулачка идет от конца основной поверхности до вершины резьбы под углом α3. В качестве примера основной угол α2 стороны заведения может быть ориентировочно от 1 до 3о (например, около 2о), угол α3 кулачка стороны заведения может быть ориентировочно от 8 до 12о (например, около 10о) и угол α4 зазора стороны заведения может быть ориентировочно от 13 до 17о (например, около 15о). Однако следует иметь в виду, что эти углы являются приблизительными, и специалисты в данной области могут выбрать другие значения углов. Поверхность 54 зазора стороны заведения может быть образована с концевым радиусом 56, чтобы облегчить образование зазора стороны нагрузки при начальном зацеплении с сопряженным элементом. Концевой радиус также предусмотрен у впадины профиля резьбы стороны заведения и на обеих вершине и впадине профиля резьбы стороны нагрузки.
В показанном варианте осуществления основной угол α2 стороны заведения является несколько более положительным, чем угол α1 стороны нагрузки. Кроме того, поверхности вершины 40 и впадины 42 профиля резьбы являются параллельными оси 48. Показанная резьба является резьбой с постоянным шагом. Предусмотрено, что угол стороны нагрузки также может быть немного более положительным, чем немного более отрицательным по сравнению с показанным углом. В показанном варианте осуществления поверхность 52 кулачка идет от образующей линии радиально в направлении к вершине и останавливается в радиальном местоположении, которое является коллинеарным с вершиной примыкающего расположенного выше по ходу сегмента выступа резьбы (то есть радиально внешний конец поверхности кулачка расположен на таком же радиальном расстоянии от осевой линии 48, что и смежный меньший радиус сегмента выступа резьбы).
Как уже было указано здесь выше и как это показано на фиг. 2, образующая линия 44 является ступенчатой образующей линией. Первый цикл 60 ступенчатой образующей линии 44 образован при помощи линейного сегмента 62а, проходящего через сегмент 32а выступа профиля резьбы, и при помощи линейного сегмента 64а, проходящего через сегмент 34а впадины профиля резьбы. Линейный сегмент 64а имеет угловое смещение от линейного сегмента 62а, так что линейные сегменты не являются параллельными. В показанном варианте осуществления линейный сегмент 62а является параллельным центральной оси 48 элемента, а линейный сегмент 64а идет под углом радиально с удалением от центральной оси, при движении от конца меньшего диаметра резьбы или элемента шпильки к концу большего диаметра резьбы или элемента шпильки. Однако следует иметь в виду, что оба линейных сегмента 62а и 64а могут идти под углом относительно оси 48, причем угол линейного сегмента 64а больше, чем угол линейного сегмента 62а. Второй цикл 66 ступенчатой образующей линии 44 образован при помощи линейного сегмента 62Ь, проходящего через сегмент 32Ь выступа профиля резьбы, и при помощи линейного сегмента 64Ь, проходящего через сегмент 34Ь впадины профиля резьбы. Можно видеть, что сегмент 34а впадины ограничен обоими сегментом 32а выступа резьбы и сегментом 32Ь выступа резьбы, а сегмент 34Ь впадины резьбы расположен рядом с сегментом 32Ь выступа резьбы. Линейный сегмент 62Ь идет параллельно линейному сегменту 62а, но со смещением радиально от него. Аналогично, линейный сегмент 64Ь идет параллельно линейному сегменту 64а, но со смещением радиально от него. Важно, что образующая линия 46 резьбы (резьбовой конус 46) не является параллельной ни одному линейному сегменту, которые образуют ступенчатую образующую линию 44, и поэтому имеет угловое смещение от каждого линейного сегмента. Трехмерный корпус, образованный вращением указанной образующей линии 44 относительно продольной оси соединения, представляет собой ступенчатый корпус, имеющий повторяющуюся последовательность цилиндрических и конических секций. В варианте осуществления, в котором оба линейных сегмента 62а и 64а расположены под углом относительно оси 48, трехмерный корпус, полученный за счет вращения образующей линии 44, представляет собой повторяющуюся последовательность конических секций с чередующейся степенью конусности.
Как это показано на фиг. 3, образующая линия 44 пересекает сторону 36 заведения у местоположения 70 пересечения резьбы шпильки радиально снаружи от средней точки 72 высоты Н, стороны 36 заведения. Основная поверхность 50 идет наружу от впадины 42 профиля резьбы до местоположения 70 пересечения резьбы шпильки. Радиальное расстояние Ό между точкой 72 и точкой 70 может составлять ориентировочно от 8 до 16% (например, по меньшей мере около 8,5%) полной высоты Н, стороны заведения.
Предусмотрено, что предпочтительное трубчатое соединение может быть образовано с использова- 5 029042
нием элемента шпильки и элемента втулки, которые имеют одинаковую резьбовую форму (одинаковую радиально внешнюю резьбу на элементе шпильки и радиально внутреннюю резьбу на элементе втулки), причем каждая резьбовая форма создает профиль со ступенчатой образующей линией. Как это показано на фиг. 3, если компонент представляет собой элемент втулки, то точка 70 представляет собой местоположение пересечения резьбы втулки с образующей линией, которое расположено радиально внутри от средней точки 72 высоты стороны заведения резьбы элемента втулки. Центральная ось элемента будет расположена скорее над показанным профилем, чем ниже профиля, в случае такого элемента втулки. В таком случае основная поверхность 50 будет идти радиально внутрь к местоположению пересечения резьбы втулки.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 4-7, на которых показана последовательность сборки трубчатого соединения для представительных элемента 80 шпильки и элемента 82 втулки (показанных только частично в поперечном сечении).
Точное число оборотов одного резьбового элемента при его ввинчивании в другой резьбовой элемент, которое требуется для осуществления описанной здесь последовательности сборки, может зависеть от точных геометрических пропорций индивидуальной резьбовой формы, использованной для создания элементов. При этом последовательности будут аналогичными, но точное число оборотов может быть различным.
Радиус закругления вершины и сторона зазора при объединении образуют зазор между сторонами нагрузки выступа резьбы и впадины резьбы, как это показано в положении заведения на фиг. 4. Этот зазор облегчает введение выступа резьбы во впадину резьбы. Во время первого оборота контакт стороны заведения находится между поверхностями 54, 54' зазора двух резьбовых элементов. Угол стороны зазора притягивает стороны нагрузки ближе друг к другу, когда резьбу вращают для увеличения зацепления. Если резьба элементов содержит поверхность 52, 52' кулачка, как это показано на чертежах, то когда резьбовая сборка совершает свой второй оборот (фиг. 5), тогда контакт стороны заведения сдвигается от поверхностей 54, 54' зазора к поверхностям 52, 52' кулачка. Если такой поверхности нет, то сборка во время второго оборота остается на стороне зазора. При продолжении сборки, то есть при дальнейшем вращении одного элемента в другом элементе, зазор между сторонами нагрузки перекрывается. В показанном примере в конце второго оборота (фиг. 6) зазор почти перекрыт.
Когда при сборке соединения начинают третий оборот, стороны нагрузки впадины резьбы и выступа резьбы входят в контакт или перемещаются в реальный контакт. Это вхождение в контакт или в реальный контакт может происходить до того, как основные поверхности 50, 50' стороны заведения входят в контакт (то есть до того, как местоположения 70, 70' пересечения резьбы сторон заведения сходятся), в случае резьб с небольшой посадкой с натягом между сторонами заведения, как это показано на фиг. 6. Альтернативно, контакт или реальный контакт сторон нагрузки также может возникать у пересечения образующих линий стороны заведения (то есть когда местоположения 70, 70' пересечения резьбы сторон заведения сходятся), в случае резьб, которые точно входят в контакт, начиная у пересечений образующих линий на сторонах нагрузки. В еще одном альтернативном варианте контакт или реальный контакт сторон нагрузки также может возникать после того, как образующие линии прошли друг друга (то есть после того как местоположения 70, 70' пересечения резьбы сторон заведения прошли друг друга, помещая местоположение 70' радиально внутри местоположения 70, как это показано на фиг. 7), в случае, когда существует небольшой зазор между сторонами заведения.
На этой стадии сборки все зазоры между резьбами будут перекрыты или с учетом допусков в основном перекрыты. Это устранение больших зазоров между сторонами нагрузки и заведения вне зависимости от других ситуаций внутри резьбового соединения, таких как вхождение в контакт металлических уплотнений или затягивающих заплечиков, является отличительной характеристикой заявленного трубчатого соединения. В зависимости от допусков режущих пластин инструмента, которые используют для механической обработки резьбовой формы (составляющих меньше чем 0.001 дюйма), резьбы могут иметь небольшой зазор между сторонами, могут не иметь зазора между сторонами или могут иметь небольшую посадку с натягом между сторонами резьбы. В этом отношении используемый здесь термин "реальный контакт" включает в себя как прямой контакт (например, истинный контакт или контакт за счет посадки с натягом) и слабый контакт (например, при нахождении поверхностей на расстоянии 0.002'' друг от друга). На фиг. 6 показан случай небольшой посадки с натягом, с небольшим дополнительным поворотом после положения 2 оборота, когда контакт стороны заведения все еще находится на поверхностях кулачка (или на поверхностях зазора, если поверхность кулачка отсутствует). Подробно показаны обе сторона нагрузки и сторона заведения, причем практически отсутствует зазор между сторонами заведения или нагрузки резьб.
При дальнейшем свинчивании соединения основная поверхность стороны заведения и стороны нагрузки продолжает скользить по соответствующим сопряженным поверхностям, пока впадины и вершины резьбы не войдут в зацепление. Следует иметь в виду, что впадина или вершина будет входить в зацепление первой, вскоре после чего входит в зацепление другой элемент из этих двух. Порядок входа в зацепление вновь зависит от допусков режущих пластин и подвергнутых механической обработке деталей.
- 6 029042
На фиг. 8 подробно показаны стороны заведения резьбы, показанной на фиг. 7, при полной сборке резьбы. Хорошо видна широкая полоса реального контакта 90. Можно видеть, что когда соединение полностью закончено, тогда средняя точка высоты стороны заведения элемента шпильки, по существу, совмещена со средней точкой высоты стороны заведения элемента втулки, и радиальная полоса реального контакта идет как радиально наружу, так и радиально внутрь, по существу, от совмещенных средних точек. Полоса реального контакта будет равна или будет больше чем 17% (например, преимущественно по меньшей мере около 22%) высоты Н, стороны заведения, как уже было указано здесь выше. Получение такой широкой полосы контакта только за счет эффекта Пуассона будет приводить к повреждению резьбы и поэтому в промышленном масштабе является практически невыполнимым.
Следует иметь в виду, что резьбовое трубчатое соединение в соответствии с настоящим изобретением может быть использовано в интегральном сочленении или в спаренном сочленении для трубчатых элементов. В интегральном сочленении элементы шпилек и втулок соединены полностью с концами трубчатых элементов. В спаренном сочленении резьбовое соединение соединено с резьбовыми концами трубчатых элементов. Резьбовое трубчатое соединение в соответствии с настоящим изобретением также может быть использовано во всех типах трубчатых элементов нефтяного промысла, в том числе в бурильной колонне, обсадной колонне и лифтовой колонне. Соединение может быть использовано на трубе с плоским концом, с обжатыми при помощи холодной штамповки концами или с высаженными при помощи горячей штамповки концами.
В предпочтительных вариантах осуществления трубчатое соединение типично включают в широкую группу узких соединений высокого качества. Соединение может быть использован в различных вариантах осуществления, таких как интегральное сочленение заподлицо, с гофрированными секциями или без них, интегральное обжатое сочленение, с обжатыми секциями или без них, с высадкой при помощи горячей штамповки на одном или обоих элементах или при соединении с концами гофрированной шпильки или без этого. Как для интегрального, так и для спаренного сочленения предусматривается, что резьбовые формы могут быть использованы в сочетании с другими обычными деталями соединений повышенного качества, такими как (но без ограничения) одно или несколько металлических уплотнений (как внутренних, так и внешних), один или несколько затягивающих заплечиков для останова положительного положения (внутри, снаружи или по центру) и резьбы захода/ выбега.
Примерные конфигурации соединений, в которых может быть использована резьбовая форма, показаны на фиг. 9 и 10. В узком равнопроходном соединении 100 на фиг. 9 как элемент 80 шпильки, так и элемент 82 втулки имеют однозаходную коническую резьбу с постоянным шагом. В сочленении 102 с уплотненным центральным заплечиком на фиг. 9 как элемент шпильки, так и элемент втулки имеют соответствующую пару резьб, ступенчатых относительно друг друга и смещенных друг от друга при помощи уплотнения 104 центрального заплечика. Могут быть использованы и другие конфигурации соединений, содержащих резьбовую форму.
Достигнутая за счет настоящего изобретения широкая полоса контакта значительно улучшает характеристики соединения в том, что касается компрессионного нагружения, за счет добавления площади к поперечному сечению соединения, что противодействует сжимающим нагрузкам, за счет чего повышается полная компрессионная стойкость соединения к деформации материала. Такая широкая полоса контакта также непосредственно противодействует компрессионному нагружению и ограничивает перемещение внутри соединения, таким образом изолируя и защищая металлическое уплотнение во время механических или тепловых циклов нагружения и улучшая целостность трубчатого соединения под давлением, приложенным по трем осям.
Несмотря на то что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что он приведен только в качестве примера и в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Claims (26)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Трубчатое соединение, которое содержит
    элемент шпильки с центральной продольной осью, элемент шпильки, имеющий коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента шпильки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность имеет радиальную длину, большую, чем у второй поверхности, основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии центральной продольной оси, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол, поверхность стороны нагрузки смещена от радиальной линии центральной продольной оси, определяя угол стороны нагрузки;
    элемент втулки с центральной продольной осью, элемент втулки, имеющий коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагруз- 7 029042
    ки, причем сторона заведения резьбы элемента втулки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность имеет радиальную длину, большую, чем у второй поверхности, основная поверхность идет радиально внутрь и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии центральной продольной оси, а вторая поверхность идет радиально внутрь и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол, поверхность стороны нагрузки смещена от радиальной линии центральной продольной оси, определяя угол стороны нагрузки;
    причем профиль, образованный за счет впадины профиля резьбы, вершины, стороны заведения и стороны нагрузки по меньшей мере одного элемента шпильки или элемента втулки, таков, что образующая линия по меньшей мере на одном элементе шпильки или элементе втулки является ступенчатой образующей линией, где ступенчатая образующая линия представляет собой
    первый линейный сегмент, проходящий через первую вершину резьбы от первой точки на стороне нагрузки первой вершины резьбы ко второй точке на стороне заведения первой вершины резьбы, указанный первый линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй линейный сегмент, проходящий через первую впадину резьбы от второй точки стороны заведения первой вершины резьбы к третьей точке на стороне нагрузки второй вершины резьбы, указанный второй линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй указанный линейный сегмент имеет угловое смещение от указанного первого линейного сегмента.
  2. 2. Соединение по п.1, в котором резьбовой конус, объединенный с одним элементом втулки или с одним элементом шпильки, имеет угловое смещение от указанных прямолинейных сегментов ступенчатой образующей линии.
  3. 3. Соединение по п.1, в котором прямой линейный сегмент, проходящий через первый выступ профиля резьбы, смещен от центральной продольной оси элемента шпильки или элемента втулки на угол больше, чем угол смещения, который существует между прямым линейным сегментом, проходящим через первую впадину профиля, и центральной продольной осью.
  4. 4. Соединение по п.1, в котором элемент шпильки имеет первую ступенчатую образующую линию, а элемент втулки имеет вторую ступенчатую образующую линию.
  5. 5. Соединение по п.4, в котором
    первая ступенчатая образующая линия пересекает сторону заведения у местоположения пересечения резьбы шпильки радиально снаружи от средней точки высоты стороны заведения резьбы элемента шпильки, причем основная поверхность стороны заведения резьбы элемента шпильки идет наружу к местоположению пересечения резьбы шпильки; и
    вторая ступенчатая образующая линия пересекает сторону заведения у местоположения пересечения резьбы втулки радиально внутри от средней точки высоты стороны заведения резьбы элемента втулки, причем основная поверхность стороны заведения резьбы элемента втулки идет внутрь к местоположению пересечения резьбы втулки.
  6. 6. Соединение по п.5, в котором, когда соединение полностью закончено, сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки имеют реальный контакт по радиальной полосе.
  7. 7. Соединение по п.6, в котором радиальная полоса реального контакта идет на радиальное расстояние, которое равно или больше чем по меньшей мере 17% высоты стороны заведения.
  8. 8. Соединение по п.7, в котором, когда соединение полностью закончено, средняя точка высоты стороны заведения элемента шпильки, по существу, совмещена со средней точкой высоты стороны заведения элемента втулки, а радиальная полоса реального контакта идет как радиально наружу, так и радиально внутрь, по существу, от совмещенных средних точек.
  9. 9. Соединение по п.1, в котором сторона заведения резьбы элемента шпильки пересекается со стороной заведения резьбы элемента втулки во время сборки соединения, чтобы вводить сторону нагрузки резьбы элемента шпильки в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки.
  10. 10. Соединение по п.9, в котором сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки сконфигурированы так, чтобы взаимодействовать при сборке соединения, так что сторона нагрузки резьбы элемента шпильки будет введена в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки, до того как резьба элемента шпильки и резьба элемента втулки достигнут при сборке 65% радиальной глубины зацепления.
  11. 11. Нарезной трубчатый элемент, который содержит
    удлиненный корпус с центральной продольной осью и имеющий сквозной осевой канал, причем концевой участок корпуса имеет коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность имеет радиальную длину, большую, чем у второй поверхности, основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии центральной продольной оси, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым уг- 8 029042
    лом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол, а поверхность стороны нагрузки смещена от радиальной линии центральной продольной оси, определяя угол стороны нагрузки,
    при этом профиль, образованный при помощи впадины профиля резьбы, вершины, стороны заведения и стороны нагрузки, образует ступенчатую образующую линию, где ступенчатая образующая линия представляет собой
    первый линейный сегмент, проходящий через первую вершину резьбы от первой точки на стороне нагрузки первой вершины резьбы ко второй точке на стороне заведения первой вершины резьбы, указанный первый линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй линейный сегмент, проходящий через первую впадину резьбы от второй точки стороны заведения первой вершины резьбы к третьей точке на стороне нагрузки второй вершины резьбы, указанный второй линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй указанный линейный сегмент имеет угловое смещение от указанного первого линейного сегмента.
  12. 12. Трубчатый элемент по п.11, в котором первый цикл ступенчатой образующей линии образован при помощи первого линейного сегмента, проходящего через первый сегмент выступа профиля резьбы, и второго линейного сегмента, проходящего через первый сегмент впадины профиля резьбы, причем второй линейный сегмент имеет угловое смещение от первого линейного сегмента, так что первый линейный сегмент не является параллельным второму линейному сегменту.
  13. 13. Трубчатый элемент по п.12, в котором резьбовой конус, образованный при помощи профиля, имеет угловое смещение как от первого линейного сегмента, так и от второго линейного сегмента.
  14. 14. Трубчатое соединение, которое содержит
    элемент шпильки с центральной продольной осью, элемент шпильки, имеющий коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента шпильки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность имеет радиальную длину, большую, чем у второй поверхности, основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии центральной продольной оси, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол, поверхность стороны нагрузки смещена от радиальной линии центральной продольной оси, определяя угол стороны нагрузки; и
    элемент втулки с центральной продольной осью, элемент втулки, имеющий коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента втулки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность имеет радиальную длину, большую, чем у второй поверхности, основная поверхность идет радиально внутрь и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии центральной продольной оси, а вторая поверхность идет радиально внутрь и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол, поверхность стороны нагрузки смещена от радиальной линии центральной продольной оси, определяя угол стороны нагрузки;
    при этом сторона заведения резьбы элемента шпильки пересекается со стороной заведения резьбы элемента втулки при сборке соединения, чтобы вводить сторону нагрузки резьбы элемента шпильки в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки;
    сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки выполнены с возможностью взаимодействия при сборке соединения, так что сторона нагрузки резьбы элемента шпильки будет введена в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки, до того как резьба элемента шпильки и резьба элемента втулки достигнут при сборке 65% радиальной глубины зацепления;
    при этом, когда соединение полностью закончено, место пересечения стороны заведения со ступенчатой образующей линией резьбы элемента шпильки смещено радиально наружу от места пересечения стороны заведения со ступенчатой линией резьбы элемента втулки, и при этом ступенчатая образующая линия элемента шпильки представляет собой
    первый линейный сегмент, проходящий через первую вершину резьбы от первой точки на стороне нагрузки первой вершины резьбы ко второй точке на стороне заведения первой вершины резьбы, указанный первый линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй линейный сегмент, проходящий через первую впадину резьбы от второй точки стороны заведения первой вершины резьбы к третьей точке на стороне нагрузки второй вершины резьбы, указанный второй линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй указанный линейный сегмент имеет угловое смещение от указанного первого линейного сегмента;
    место пересечения стороны нагрузки со ступенчатой образующей линией резьбы элемента шпильки радиально соосно с местом пересечения стороны нагрузки со ступенчатой линией резьбы элемента втул- 9 029042
    ки, при этом ступенчатая образующая линия элемента втулки представляет собой
    первый линейный сегмент, проходящий через первую вершину резьбы от первой точки на стороне
    нагрузки первой вершины резьбы ко второй точке на стороне заведения первой вершины резьбы, указанный первый линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй линейный сегмент, проходящий через первую впадину резьбы от второй точки стороны заведения первой вершины резьбы к третьей точке на стороне нагрузки второй вершины резьбы, указанный второй линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй указанный линейный сегмент имеет угловое смещение от указанного первого линейного сегмента.
  15. 15. Трубчатое соединение, которое содержит
    элемент шпильки, имеющий коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента шпильки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность идет радиально наружу и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально наружу и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол; и
    элемент втулки, имеющий коническую резьбу с постоянным шагом, имеющую впадину профиля резьбы, вершину, сторону заведения и сторону нагрузки, причем сторона заведения резьбы элемента втулки имеет основную поверхность и вторую поверхность, при этом основная поверхность идет радиально внутрь и с удалением от впадины профиля резьбы под основным углом относительно радиальной линии, а вторая поверхность идет радиально внутрь и с удалением от конца основной поверхности под вторым углом относительно радиальной линии, причем второй угол больше, чем основной угол;
    причем профиль резьбы образован за счет впадины, вершины, стороны заведения и стороны нагрузки по меньшей мере одного элемента шпильки или элемента втулки, а ступенчатая образующая линия, пересекающая сторону заведения и сторону нагрузки профиля резьбы так, что осевая ширина выступа резьбы равна осевой ширине впадины резьбы, является ступенчатой линией, при этом ступенчатая образующая линия представляет собой
    первый линейный сегмент, проходящий через первую вершину резьбы от первой точки на стороне нагрузки первой вершины резьбы ко второй точке на стороне заведения первой вершины резьбы, указанный первый линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй линейный сегмент, проходящий через первую впадину резьбы от второй точки стороны заведения первой вершины резьбы к третьей точке на стороне нагрузки второй вершины резьбы, указанный второй линейный сегмент является прямым и непрерываемым каким-либо разрывом;
    второй указанный линейный сегмент имеет угловое смещение от указанного первого линейного сегмента.
  16. 16. Соединение по п.15, в котором первый цикл ступенчатой линии образован при помощи первого линейного сегмента, проходящего через первый сегмент выступа профиля резьбы, и второго линейного сегмента, проходящего через первый сегмент впадины профиля резьбы, причем второй линейный сегмент имеет угловое смещение от первого линейного сегмента, так что первый линейный сегмент не является параллельным второму линейному сегменту.
  17. 17. Соединение по п.16, в котором второй цикл ступенчатой линии образован при помощи первого линейного сегмента, проходящего через второй сегмент выступа профиля резьбы, и второго линейного сегмента, проходящего через второй сегмент впадины профиля резьбы, причем первый сегмент впадины резьбы ограничен при помощи первого сегмента выступа резьбы и второго сегмента выступа резьбы, при этом второй сегмент впадины резьбы расположен рядом со вторым сегментом выступа резьбы, причем первый линейный сегмент второго сегмента выступа резьбы идет параллельно первому линейному сегменту первого сегмента выступа резьбы, но со смещением радиально от него, при этом второй линейный сегмент второго сегмента впадины резьбы идет параллельно второму линейному сегменту первого сегмента впадины резьбы, но со смещением радиально от него.
  18. 18. Соединение по п.16, в котором резьбовой конус, объединенный с профилем резьбы, имеет угловое смещение как от первого линейного сегмента, так и от второго линейного сегмента.
  19. 19. Соединение по п.16, в котором второй линейный сегмент смещен от центральной продольной оси элемента шпильки или элемента втулки на угол больше, чем любой угол смещения, который может существовать между первым линейным сегментом и центральной продольной осью.
  20. 20. Соединение по п.15, в котором профиль резьбы относится к элементу шпильки, а элемент втулки также включает профиль резьбы, имеющий воображаемую линию, которая пересекает сторону заведения и сторону нагрузки профиля резьбы элемента втулки так, что осевая ширина выступа резьбы равна осевой ширине впадины резьбы, и является ступенчатой линией.
  21. 21. Соединение по п.20, в котором
    ступенчатая образующая линия элемента шпильки пересекает сторону заведения у местоположения пересечения резьбы шпильки радиально снаружи от средней точки высоты стороны заведения резьбы элемента шпильки, причем основная поверхность стороны заведения резьбы элемента шпильки идет на- 10 029042
    ружу к местоположению пересечения резьбы шпильки; и
    ступенчатая образующая линия элемента втулки пересекает сторону заведения у местоположения
    пересечения резьбы втулки радиально внутри от средней точки высоты стороны заведения резьбы элемента втулки, причем основная поверхность стороны заведения резьбы элемента втулки идет внутрь к местоположению пересечения резьбы втулки.
  22. 22. Соединение по п.21, в котором, когда соединение полностью закончено, сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки имеют реальный контакт по радиальной полосе.
  23. 23. Соединение по п.22, в котором радиальная полоса реального контакта идет на радиальное расстояние, которое равно или больше чем по меньшей мере 17% высоты стороны заведения.
  24. 24. Соединение по п.23, в котором, когда соединение полностью закончено, средняя точка высоты стороны заведения элемента шпильки, по существу, совмещена со средней точкой высоты стороны заведения элемента втулки, а радиальная полоса реального контакта идет как радиально наружу, так и радиально внутрь, по существу, от совмещенных средних точек.
  25. 25. Соединение по п.16, в котором сторона заведения резьбы элемента шпильки пересекается со стороной заведения резьбы элемента втулки во время сборки соединения, чтобы вводить сторону нагрузки резьбы элемента шпильки в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки.
  26. 26. Соединение по п.25, в котором сторона заведения резьбы элемента шпильки и сторона заведения резьбы элемента втулки сконфигурированы так, чтобы взаимодействовать при сборке соединения, так что сторона нагрузки резьбы элемента шпильки будет введена в реальный контакт со стороной нагрузки резьбы элемента втулки, до того как резьба элемента шпильки и резьба элемента втулки достигнут при сборке 65% радиальной глубины зацепления.
EA201301285A 2011-05-24 2012-05-21 Трубчатое соединение и трубчатый элемент EA029042B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/114,757 US20120298249A1 (en) 2011-05-24 2011-05-24 Tubular connection and associated thread form
PCT/US2012/038768 WO2012162214A1 (en) 2011-05-24 2012-05-21 Tubular connection and associated thread form

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201301285A1 EA201301285A1 (ru) 2014-07-30
EA029042B1 true EA029042B1 (ru) 2018-02-28

Family

ID=46177560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201301285A EA029042B1 (ru) 2011-05-24 2012-05-21 Трубчатое соединение и трубчатый элемент

Country Status (20)

Country Link
US (1) US20120298249A1 (ru)
EP (1) EP2715037B1 (ru)
JP (2) JP6076967B2 (ru)
CN (1) CN103582739B (ru)
AR (2) AR086502A1 (ru)
AU (1) AU2012259032B2 (ru)
BR (1) BR112013027618B1 (ru)
CA (1) CA2834586C (ru)
CL (1) CL2013003323A1 (ru)
CO (1) CO6920263A2 (ru)
EA (1) EA029042B1 (ru)
MX (1) MX340698B (ru)
MY (1) MY168000A (ru)
NZ (1) NZ616778A (ru)
PE (1) PE20141809A1 (ru)
SG (1) SG194916A1 (ru)
UA (1) UA114714C2 (ru)
UY (1) UY34089A (ru)
WO (1) WO2012162214A1 (ru)
ZA (1) ZA201307957B (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110233236A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Brown Craig E Continuous, complete, automatic, non-leaking, non-aerating, positive pressure one-piece vent and pouring combination utilizing one direct venting aperture
TW201432184A (zh) * 2013-02-07 2014-08-16 dai-jun Cai 排水管、其製造方法及排水管單元的組裝方法
JP6151376B2 (ja) * 2013-12-05 2017-06-21 新日鐵住金株式会社 鋼管用ねじ継手
WO2015095039A2 (en) * 2013-12-16 2015-06-25 Marubeni-Itochu Tubulars America Inc. Threaded connection
US10281066B2 (en) * 2014-03-07 2019-05-07 Houston International Specialty, Inc. Flush threaded connection and method of forming and using the flush threaded connection
US20190210775A1 (en) * 2014-06-24 2019-07-11 Craig E. Brown Universal Single Piece Venting Insert For Container
US9593786B1 (en) * 2014-10-01 2017-03-14 Precision Couplings, Llc Leak proof threaded connector
US11493154B2 (en) * 2015-12-11 2022-11-08 Vallourec Oil And Gas France Threaded connection including an intermediate shoulder
AU2017333505B2 (en) * 2016-09-28 2023-02-02 Style Ehf. Adjustment mechanism for grading systems
MY201522A (en) * 2017-03-31 2024-02-27 Nippon Steel Corp Threaded connection for steel pipe
US11035502B2 (en) * 2017-06-07 2021-06-15 Marubeni-Itochu Tubulars America Inc. Compression resistant threaded connection
CN109549852B (zh) * 2017-09-27 2023-05-02 杨松 律动式压药器及其使用方法
PT3536894T (pt) 2018-03-09 2020-11-19 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Acoplamento para ligar elementos tubulares de fundo de furo
US11396962B2 (en) * 2019-06-06 2022-07-26 Fermata Technologies, Llc Arcuate thread form fit
GB201911822D0 (en) * 2019-08-16 2019-10-02 Deep Blue Oil & Gas Ltd Managed Pressure drilling system and method of use
RU195764U1 (ru) * 2019-10-11 2020-02-05 Открытое акционерное общество «Завод бурового оборудования» Резьбовое соединение тонкостенных бурильных труб
US10774959B1 (en) * 2019-11-18 2020-09-15 LFS Technologies, Inc. Flush joint high torque thread
CN116057231A (zh) 2020-09-04 2023-05-02 杰富意钢铁株式会社 螺纹接头、带螺纹接头的钢管、构造体、构造体的构筑方法、滑坡抑制桩、滑坡抑制桩的施工方法、螺纹接头的设计方法、螺纹接头的制造方法及带螺纹接头的钢管的制造方法
JP7420123B2 (ja) * 2020-09-04 2024-01-23 Ｊｆｅスチール株式会社 ねじ継手、ねじ継手付き鋼管、構造体、構造体の構築方法、地すべり抑止杭、地すべり抑止杭の施工方法、ねじ継手の設計方法、ねじ継手の製造方法、ねじ継手付き鋼管の製造方法
CN112229739B (zh) * 2020-09-30 2023-03-24 太原理工大学 一种配合ct在线扫描的高温高压岩石三轴实验装置
WO2024106291A1 (ja) * 2022-11-15 2024-05-23 日本製鉄株式会社 鋼管用ねじ継手

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2161563A (en) * 1983-06-20 1986-01-15 Reed Tubular Prod Pin and box couplings
US6322110B1 (en) * 1997-08-11 2001-11-27 Marubeni Tubulars, Inc. Tubular connection
WO2007114460A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tubular threaded joint

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989284A (en) * 1975-04-23 1976-11-02 Hydril Company Tubular connection
US4549754A (en) * 1983-06-20 1985-10-29 Reed Tubular Products Company Tool joint
FR2571467B1 (fr) * 1984-10-10 1987-03-20 Vallourec Joint filete pour tube d'acier comportant un dispositif d'etancheite au niveau des filetages
US5360240A (en) * 1993-03-05 1994-11-01 Hydril Company Method of connecting plastic pipe joints to form a liner for an existing pipeline and a plastic pipe joint for forming such liner
FR2733570B1 (fr) * 1995-04-28 1997-06-20 Vallourec Oil & Gas Assemblage filete pour tubes
US6332110B1 (en) 1998-12-17 2001-12-18 Perlorica, Inc. Method for monitoring advanced separation and/or ion exchange processes
US6254146B1 (en) * 1999-04-23 2001-07-03 John Gandy Corporation Thread form with multifacited flanks
JP4210013B2 (ja) * 1999-12-06 2009-01-14 新日本製鐵株式会社 管用ネジ継手
JP4941058B2 (ja) * 2007-04-02 2012-05-30 住友金属工業株式会社 鋼管用ねじ継手

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2161563A (en) * 1983-06-20 1986-01-15 Reed Tubular Prod Pin and box couplings
US6322110B1 (en) * 1997-08-11 2001-11-27 Marubeni Tubulars, Inc. Tubular connection
WO2007114460A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tubular threaded joint

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014519583A (ja) 2014-08-14
CL2013003323A1 (es) 2014-07-25
EP2715037A1 (en) 2014-04-09
JP6076967B2 (ja) 2017-02-08
NZ616778A (en) 2015-02-27
CN103582739B (zh) 2016-08-24
BR112013027618A2 (pt) 2019-08-13
MY168000A (en) 2018-10-10
EA201301285A1 (ru) 2014-07-30
WO2012162214A1 (en) 2012-11-29
AR086502A1 (es) 2013-12-18
SG194916A1 (en) 2013-12-30
PE20141809A1 (es) 2014-11-19
ZA201307957B (en) 2015-01-28
US20120298249A1 (en) 2012-11-29
MX2013013796A (es) 2014-07-09
EP2715037B1 (en) 2019-05-01
BR112013027618B1 (pt) 2020-10-06
AU2012259032B2 (en) 2017-03-30
AU2012259032A1 (en) 2013-10-31
CA2834586A1 (en) 2012-11-29
CN103582739A (zh) 2014-02-12
MX340698B (es) 2016-07-22
JP2017036840A (ja) 2017-02-16
CA2834586C (en) 2019-04-23
UY34089A (es) 2013-01-03
AR115514A2 (es) 2021-01-27
UA114714C2 (uk) 2017-07-25
JP6430463B2 (ja) 2018-11-28
CO6920263A2 (es) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA029042B1 (ru) Трубчатое соединение и трубчатый элемент
US9869139B2 (en) Tubular connection with helically extending torque shoulder
US9869414B2 (en) Tubular connection and associated threadform
US10883319B2 (en) Threaded connection for steel pipe
US20210231240A1 (en) Threaded Connection
US9677346B2 (en) Tubular connection with helically extending torque shoulder
RU2764344C2 (ru) Криволинейная уплотняющая система
KR20150114493A (ko) 배관 연결 센터 어깨 밀봉부
US20180363387A1 (en) Near-square modified buttress thread form enabling run-in and run-out threads
US11371293B2 (en) Wedge threadform having crest to root thread compound relief areas
AU2023200342B2 (en) Threaded connection for steel pipe
US12110746B2 (en) Threaded joint for production tubing
US11371292B2 (en) Threadform having crest to root thread compound relief areas
OA16661A (en) Tubular connection and associated thread form.
BR132016007355E2 (pt) Tubular connection with torque shoulder that extends helicoidally

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM