EA044834B1

EA044834B1 - SELF-LOCKING THREADED CONNECTION PARTIALLY IN NON-LOCKING MENGING

Info

Publication number: EA044834B1
Application number: EA202291981
Authority: EA
Inventors: Весли Отт; Скотт Гранже
Original assignee: Валлурек Ойл Энд Гес Франс; Ниппон Стил Корпорейшн
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2023-10-04

Description

Настоящее изобретение относится к самоблокирующемуся резьбовому соединению, находящемуся частично в неблокирующемся зацеплении. Целью настоящего изобретения является оптимизация надежности и экономической эффективности для клиентов, осуществляющих ведение работ по добыче сланцевого газа, и, в частности, повышение герметичности таких скважин по добыче сланцевого газа. Соединение согласно настоящему изобретению способно выдерживать высокие крутящие моменты, необходимые для специальных применений, таких как бурение на обсадной колонне, даже в скважинах со сложной конфигурацией, таких как наклонно-направленные и горизонтальные скважины. Поэтому в настоящем изобретении предлагается резьбовое соединение для обсадных колонн и труб, способное выдерживать тяжелую программу испытаний комбинированных нагрузок, таких как растяжение и сжатие, внутреннее и внешнее давление и сгибание, как указано в проекте Технического отчета API (TR) 5SF за 2016 год, Руководство по оценке эффективности соединения обсадных колонн в горизонтальных скважинах с несколькими трещинами. Нагрузка при установке будет включать усталостную нагрузку на соединение, стимулирующая нагрузка будет имитировать гидравлический разрыв, а производственная нагрузка будет испытывать соединение вокруг эквивалентного напряжения по Фон Мизесу со сгибанием и при повышенной температуре.The present invention relates to a self-locking threaded connection that is partially in non-locking engagement. The purpose of the present invention is to optimize reliability and cost-effectiveness for customers engaged in shale gas production operations, and, in particular, to improve the integrity of such shale gas production wells. The connection of the present invention is capable of withstanding the high torques required for special applications such as casing drilling, even in complex well configurations such as directional and horizontal wells. Therefore, the present invention provides a threaded connection for casing and pipes capable of withstanding a severe test program of combined loads such as tension and compression, internal and external pressure and bending, as specified in the draft API Technical Report (TR) 5SF 2016 Guide on assessing the effectiveness of casing connections in horizontal wells with multiple fractures. The installation load will include a fatigue load on the joint, the stimulation load will simulate hydraulic fracturing, and the production load will test the joint around the equivalent Von Mises stress with bending and at elevated temperature.

Конструкция согласно настоящему изобретению особенно подходит для промежуточной обсадной колонны и, в частности, для обсадной колонны, используемой для гидроразрыва.The design according to the present invention is particularly suitable for intermediate casing and, in particular, for casing used for hydraulic fracturing.

Резьбовое соединение обычно содержит первый и второй трубчатые компоненты, один из которых снабжен охватываемым элементом на одном конце первого тела трубы, а другой снабжен охватывающим элементом на другом конце второго тела трубы, причем каждый элемент снабжен зоной резьбы.The threaded connection typically includes first and second tubular components, one of which is provided with a male element at one end of the first pipe body, and the other is provided with a female element at the other end of the second pipe body, each element having a threaded area.

Известным способом обычно соединяют охватываемый и охватывающий элементы путем свинчивания зоны охватываемой резьбы с зоной охватывающей резьбы, при этом компоновка определяет соединение.In a known manner, the male and female elements are usually connected by screwing together the male thread area with the female thread area, the arrangement determining the connection.

Между тем, в случае интегрального соединения как первое, так и второе тело труб представляют собой стальные трубы, и муфта не используется. В этом случае стальные трубы, примыкающие друг к другу, непосредственно соединяются друг с другом без использования муфты. При одинаковом номинальном наружном диаметре и одинаковой толщине стенок смежных стальных труб для их обеспечения этими зонами резьбы необходимо формировать концы обеих труб. Предпочтительно охватываемый элемент подвергнут обжиму, а охватывающий элемент расширен до обработки резьбы.Meanwhile, in the case of an integral connection, both the first and second pipe bodies are steel pipes, and a coupling is not used. In this case, steel pipes adjacent to each other are directly connected to each other without the use of a coupling. With the same nominal outer diameter and the same wall thickness of adjacent steel pipes, to provide them with these thread zones, it is necessary to form the ends of both pipes. Preferably, the male element is crimped and the female element is expanded prior to thread processing.

Увеличение наружного диаметра и соответствующее уменьшение внутреннего диаметра в месте резьбового соединения определяются стандартами API с целью соблюдения допуска для оправки согласно требованиям и обеспечения нахождения в пределах допуска на наружный диаметр, чтобы избежать нарушения целостности скважины, которая должна быть оборудована такой обсадной колонной.The increase in outside diameter and the corresponding reduction in inside diameter at the threaded connection are specified by API standards to maintain the mandrel tolerance as required and to ensure that the outside diameter is within the tolerance to avoid compromising the integrity of the well that is to be equipped with such casing.

Таким образом, обычно для полуравнопроходного резьбового соединения, грубо говоря, для большей части традиционных размеров, номинальный наружный диаметр резьбового соединения должен оставаться меньше 106% номинального наружного диаметра тела трубы, а внутренний диаметр резьбового соединения должен быть подходящим для соответствия требованиям API к оправке, установленным в API RP 5С5.Thus, typically for a semi-equal threaded connection, roughly speaking for most traditional sizes, the nominal outside diameter of the threaded connection must remain less than 106% of the nominal outside diameter of the pipe body, and the inside diameter of the threaded connection must be suitable to meet the API mandrel requirements specified by in API RP 5C5.

Колонна трубчатых компонентов, образованная таким образом, также может вращаться при бурении скважины на обсадной колонне. По этой причине компоненты должны быть свинчены вместе с высоким крутящим моментом, чтобы иметь возможность передавать крутящий момент, достаточный для того, чтобы колонна могла продвигаться в скважину, а также не развинчиваться. Когда колонне придается вращательное движение для продвижения в трубе, вращательное движение постепенно передается от тел труб с наибольшим диаметром к телам труб колонны с меньшим диаметром, которые находятся в самом глубоком месте.The string of tubular components formed in this way can also rotate when drilling a well on the casing. For this reason, the components must be screwed together with high torque to be able to transmit enough torque to allow the string to advance into the well without coming loose. When a column is given rotational motion to advance in a pipe, the rotational motion is gradually transferred from the largest diameter pipe bodies to the smaller diameter pipe bodies of the column, which are located at the deepest location.

Для обычных изделий момент свинчивания обычно достигается благодаря взаимодействию путем затягивания упорных поверхностей, предусмотренных на свободном конце тела трубы, с примыканием в свинченном положении к соответствующей поверхности заплечика. Однако, поскольку протяженность упорных поверхностей составляет часть толщины труб, быстро достигается критический порог пластикации упорных поверхностей, когда прикладывается слишком большой момент свинчивания, особенно, когда речь идет о телах труб малого диаметра.For conventional products, the make-up torque is usually achieved through the interaction by tightening of thrust surfaces provided at the free end of the pipe body into contact in the make-up position with a corresponding shoulder surface. However, since the length of the thrust surfaces is a fraction of the thickness of the pipes, a critical threshold for plasticization of the thrust surfaces is quickly reached when too much make-up torque is applied, especially when it comes to small diameter pipe bodies.

Серьезной проблемой этих соединений также является обеспечение достаточных характеристик уплотнения при их установке в надлежащем месте в скважине. Во время производственного процесса соединение будет подвергнуто воздействию текучей среды с сильным изменением внутреннего давления внутри обсадной колонны. Таким образом, интегральное соединение позволяет одновременно оптимизировать как максимальный крутящий момент, так и характеристику уплотнения, удовлетворяя при этом потребности в герметичности для жидкости.A major challenge with these connections is also to provide sufficient sealing performance when installed in the proper location in the well. During the manufacturing process, the connection will be exposed to a fluid environment with a strong change in internal pressure within the casing. Thus, the integral connection allows simultaneous optimization of both maximum torque and sealing performance while meeting fluid sealing needs.

В документе US-7661728 описывается интегральное резьбовое соединение с достаточным максимальным крутящим моментом, при этом соединение не имеет никаких упорных поверхностей, а опирается на две зоны резьбы с низкой конической резьбой, и обе зоны резьбы имеют самоблокирующуюся компоновку. Обе зоны резьбы содержат резьбу охватываемого конца (также называемого ниппельным элементом) и резьбу охватывающего конца (также называемого муфтовым элементом), имеющие постоUS-7661728 describes an integral threaded connection with sufficient maximum torque, where the connection does not have any thrust surfaces, but is supported by two thread zones with low tapered threads, and both thread zones have a self-locking arrangement. Both thread zones comprise a male end thread (also called a pin element) and a female end thread (also called a box element) having constant

- 1 044834 янный ход, но переменную ширину резьбы, поскольку закладной ход закладных сторон не равен опорному ходу опорных сторон. Такой тип резьбы называется клиновидной резьбой. Согласно этому документу предусмотрена характеристика уплотнения металл к металлу для достижения высококачественных эксплуатационных характеристик уплотнения как для жидкости, так и для газа. Каждый из охватываемого и охватывающего элементов соответственно содержат уплотняющие поверхности, которые могут взаимодействовать друг с другом в зажимном контакте (также называемом контакт с натягом), когда зоны резьбы взаимодействуют после самоблокирующегося свинчивания.- 1 044834 yang stroke, but variable thread width, since the embedded stroke of the embedded sides is not equal to the supporting stroke of the supporting sides. This type of thread is called wedge thread. This document provides a metal-to-metal seal characteristic to achieve high quality seal performance for both liquid and gas applications. Each of the male and female elements respectively comprise sealing surfaces that can interact with each other in a clamping contact (also called an interference contact) when the thread zones interact after self-locking make-up.

Традиционно резьба охватываемого конца имеет вершину ниппельной резьбы, впадину ниппельной резьбы, ниппельную опорную сторону и ниппельную закладную сторону. Резьба охватывающего конца имеет вершину муфтовой резьбы, впадину муфтовой резьбы, муфтовую опорную сторону и муфтовую закладную сторону. Более конкретно, при клиновидной резьбе ширина вершин витков (или зубьев) резьб постепенно увеличивается для резьб охватываемого конца или охватывающего конца соответственно с увеличением расстояния от охватываемого осевого конца или охватывающего осевого конца соответственно.Traditionally, the male end thread has a pin thread crest, a pin thread root, a pin support side, and a pin insert side. The female end thread has a coupling thread crest, a coupling thread root, a coupling support side, and a coupling insert side. More specifically, with tapered threads, the width of the thread tips (or teeth) gradually increases for male end or female end threads, respectively, with increasing distance from the male axial end or female axial end, respectively.

Клиновидные резьбы характеризуются коэффициентом клиновидности, который представляет собой ненулевую разницу между ходом LFL опорной стороны и ходом SFL закладной стороны, при этом ход LFL опорной стороны либо строго больше, либо строго меньше, чем ход SFL закладной стороны, разница рассчитывается с помощью соответствующих значений хода. В традиционной клиновидной резьбе LFL как ниппельного элемента, так и муфтового элемента равны, и соответственно SFL как ниппельного элемента, так и муфтового элемента также равны. Таким образом, коэффициент клиновидности является одинаковым как для ниппельного элемента, так и для муфтового элемента. Во время свинчивания витки (или зубья) охватываемой и охватывающей резьбы заканчиваются блокированием друг друга в предсказуемом положении, соответствующем точке блокирования.V-threads are characterized by a taperedness coefficient, which is a non-zero difference between the LFL stroke of the support side and the SFL stroke of the embedded side, while the LFL stroke of the support side is either strictly greater or strictly less than the SFL stroke of the embedded side, the difference being calculated using the corresponding stroke values. In a traditional V-thread, the LFL of both the pin element and the coupling element are equal, and accordingly the SFL of both the pin element and the coupling element are also equal. Thus, the taper coefficient is the same for both the pin element and the coupling element. During make-up, the threads (or teeth) of the male and female threads end up locking each other in a predictable position corresponding to the locking point.

Более конкретно, блокирование происходит для самоблокирующейся резьбы, когда как закладные стороны, так и опорные стороны витков (или зубьев) охватываемой резьбы блокируются соответственно относительно закладных сторон и опорных сторон соответствующих витков (или зубьев) охватывающей резьбы. По этой причине момент свинчивания воспринимается всеми контактными поверхностями между этими сторонами, то есть общей площадью поверхности, которая значительно больше, чем у упорных поверхностей предшествующего уровня техники.More specifically, locking occurs for self-locking threads when both the embedded sides and the supporting sides of the male threads (or teeth) are locked, respectively, relative to the embedded sides and the supporting sides of the corresponding female threads (or teeth). For this reason, the make-up torque is absorbed by all contact surfaces between these sides, that is, a total surface area that is significantly larger than that of the thrust surfaces of the prior art.

Но когда такой тип соединения уменьшен для установки в трубу с малым наружным диаметром и малой толщиной стенки, то поведение уменьшенных зон резьбы не соответствует прогнозу, поскольку высота зубьев резьбы является важным параметром для расчета максимального крутящего момента. Таким образом, необходимо полностью пересмотреть конструкцию соединений с описанием такого типа, поскольку она не обеспечивает требуемого максимального крутящего момента и характеристики уплотнения исключительно при уменьшенных размерах. Другим способом уменьшения размеров известного соединения является уменьшение количества витков зоны резьбы, но тогда соответственно значительно снижается максимальный крутящий момент.But when this type of connection is reduced for installation in a pipe with a small outside diameter and a small wall thickness, the behavior of the reduced thread zones is not as predicted, since the height of the thread teeth is an important parameter for calculating the maximum torque. Therefore, it is necessary to completely reconsider the design of connections with this type of description, since it does not provide the required maximum torque and sealing performance solely at reduced sizes. Another way to reduce the size of a known connection is to reduce the number of turns of the thread zone, but then the maximum torque is correspondingly significantly reduced.

Другое известное в данной области техники резьбовое соединение, предназначенное для соединения полупремиум класса только с характеристиками герметичности для жидкости, известно из документа WO-2019-076622. В этом документе описывается соединение, имеющее зону резьбы, выполненную из зубьев, имеющих двукратное изменение в профиле хода как ниппельного элемента, так и муфтового элемента, так что профиль резьбы как ниппельного элемента, так и муфтового элемента содержит ровные зубья на обоих концах их соответствующей зоны резьбы, причем ровные зубья находятся смежно зубьям, имеющим такую же ширину вершины и такую же ширину впадины. Между этими ровными зубьями как ниппельные, так и муфтовые зоны резьбы содержат клиновидную резьбу. Клиновидные резьбы ниппеля и муфты лишь частично находятся в самоблокирующемся зацеплении, поскольку эти клиновидные резьбы расположены не совсем в одном и том же положении вдоль зоны конической резьбы.Another threaded connection known in the art for semi-premium connections with liquid sealing characteristics only is known from WO-2019-076622. This document describes a connection having a thread zone made of teeth having a two-fold change in the stroke profile of both the pin element and the coupling element, such that the thread profile of both the pin element and the coupling element contains straight teeth at both ends of their respective zone threads, with straight teeth located adjacent to teeth having the same top width and the same bottom width. Between these straight teeth, both the pin and box thread zones contain wedge threads. The pin and box V-threads are only partially in self-locking engagement because the V-threads are not located in exactly the same position along the tapered thread zone.

Но эта конструкция соединения в соответствии с документом WO-2019-076622 не прошла испытания на комбинированную нагрузку с материалом с более высоким пределом текучести, превышающем 140 тысяч фунтов на кв. дюйм, и не прошла испытания на сгибание с материалом с пределом текучести, составляющим 125 тысяч фунтов на кв. дюйм и выше, при испытании в соединении наружного диаметра 346 мм (135/₈) и веса 88,2, что соответствует соответственно номинальному внутреннему диаметру 314,33 мм (12,38). Это соединение, имеющее такое сложное изменение в профилях ходов как ниппельного, так и муфтового элемента, что все размеры наружного диаметра тела трубы должны быть спроектированы с одинаковым профилем соединения, но тогда эффективность соединения достигает только 73% от эффективности тела трубы при испытании такого размера, как наружный диаметр, составляющий 346 мм (135/₈ дюйма). Более того, такая конструкция соединения, как представляется, не подходит для труб с наружным диаметром 346 мм (135/₈) или меньше и материалом с пределом текучести 125 тысяч фунтов на кв. дюйм или выше. Более того, было бы невозможно уменьшить размер каждой части соединения, так как меньшая резьба значительно уменьшила бы максимальный крутящий момент резьбы.But this connection design according to WO-2019-076622 did not pass the combined load test with a higher yield strength material exceeding 140 ksi. inch and failed the flex test with a 125 ksi yield strength material. inch and above, when tested in a connection with an outer diameter of 346 mm ( _135/8 ) and a weight of 88.2, which corresponds, respectively, to a nominal inner diameter of 314.33 mm (12.38). This is a connection that has such a complex variation in the stroke profiles of both the pin and coupling element that all OD sizes of the pipe body must be designed with the same connection profile, but then the connection efficiency only achieves 73% of the pipe body efficiency when tested at that size, as an outer diameter of 346 mm ( _135/8 inches). Moreover, this connection design does not appear to be suitable for pipes with an outside diameter of 346 mm ( _135/8 ) or less and material with a yield strength of 125 ksi. inch or higher. Moreover, it would be impossible to reduce the size of each part of the connection, since smaller threads would significantly reduce the maximum torque of the threads.

Существует потребность в экономически эффективном соединении, обеспечивающем более широThere is a need for a cost-effective connection that provides wider

- 2 044834 кий допуск для механической обработки при обеспечении гарантий герметичности для жидкости согласно API 5C5:2017 CAL-I при сгибании и сгибании при повышенной температуре, даже для труб номинального диаметра менее 346 мм (13⁵/₈), менее подверженных повреждениям при транспортировке и эксплуатации, с более длительным сроком службы благодаря более высокому допустимому количеству циклов свинчивания и развинчивания. Также существует потребность в соединении с более высоким крутящим моментом, более быстрым свинчиванием и большей экономией в изготовлении, особенно для небольших размеров наружного диаметра тела трубы от 76,2 мм (3 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов). Эти потребности сочетаются с необходимостью обеспечения эффективности соединения выше 85% от эффективности тела трубы.- 2 044834 ky tolerance for machining while guaranteeing liquid tightness according to API 5C5:2017 CAL-I when bending and bending at elevated temperatures, even for pipes with a nominal diameter of less than 346 mm (13 ⁵ / ₈ ), less susceptible to damage during transport and operation, with a longer service life due to a higher permissible number of make-up and break-out cycles. There is also a need for connections with higher torque, faster make-up, and greater manufacturing savings, especially for small pipe body OD sizes from 76.2 mm (3 in.) to 152.4 mm (6 in.). These needs are coupled with the need to achieve joint efficiency greater than 85% of the pipe body efficiency.

По этой причине, и особенно для тела трубы с наружным диаметром менее 346 мм (135/₈ дюйма), существует очень специфическая потребность в решении, способном выдерживать такие требования к крутящему моменту, в дополнение к специфическим требованиям к сланцу, таким как циклическая усталость из-за вращения колонны во время установки обсадной колонны в поперечном разрезе скважин и последующего воздействия высокого внутреннего давления, сгибания и высокой температуры в процессе гидравлического разрыва. Была проведена тяжелая программа испытаний, содержащая испытания на водонепроницаемость, также выполненная в условиях сгибания.For this reason, and especially for pipe bodies with an outside diameter of less than 346 mm ( _135/8 in), there is a very specific need for a solution capable of withstanding such torque requirements, in addition to the specific requirements of shale, such as cyclic fatigue from - due to rotation of the column during installation of the casing in the cross section of the wells and subsequent exposure to high internal pressure, bending and high temperature during hydraulic fracturing. A rigorous testing program was carried out, including water resistance testing, also performed under flexion conditions.

По этой причине цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить полуравнопроходное соединение полупремиум класса, предназначенное для применения при работе со сланцами, имеющее самоблокирующуюся резьбу, в результате чего блокирующаяся резьба обеспечивает уплотнение, достаточное для того, чтобы выдерживать герметичность для жидкости, но также достаточное для обеспечения необходимого максимального крутящего момента. В дополнение к вышеуказанному требованию, которое должно быть соблюдено, существует потребность в том, чтобы такое соединение имело разумные производственные затраты с точки зрения количества путей, по которым проходит обрабатывающий вводимый инструмент как в отношении ниппельных, так и муфтовых элементов.For this reason, it is an object of the invention to provide a semi-equal bore coupling intended for use in shale applications having self-locking threads whereby the interlocking threads provide a seal sufficient to maintain a fluid seal but also sufficient to providing the required maximum torque. In addition to the above requirement that must be met, there is a need for such a connection to have reasonable manufacturing costs in terms of the number of paths taken by the processing insertion tool for both pin and coupling elements.

Более конкретно в настоящем изобретении предоставлено резьбовое соединение, содержащее первый и второй трубный компонент, причем в первом трубном компоненте предусмотрено тело трубы и охватываемый элемент на дистальном конце тела трубы, а во втором трубном компоненте предусмотрено другое тело трубы и охватывающий элемент на дистальном конце этого тела трубы таким образом, что охватываемый элемент содержит на своей внешней периферийной поверхности по меньшей мере одну зону охватываемой резьбы и заканчивается охватываемой концевой поверхностью, а охватывающий элемент содержит на своей внутренней периферийной поверхности по меньшей мере одну зону охватывающей резьбы и заканчивается охватывающей концевой поверхностью, зона охватываемой резьбы содержит охватываемую резьбу, имеющую первый участок, в котором ширина впадины резьбы (WRp) уменьшается в направлении, ориентированном от охватываемой концевой поверхности к телу трубы первого трубчатого компонента, и второй участок, смежный с первым участком, в котором ширина впадины резьбы сохраняет минимальное постоянное значение ширины (WRp_min), при этом зуб, ближайший к охватываемой концевой поверхности, представляет максимальное значение ширины впадины (WRp_max) охватываемой резьбы, и зона охватывающей резьбы содержит охватывающую резьбу, имеющую первый участок, в которой ширина впадины резьбы (WRb) уменьшается вдоль направления, ориентированного от охватывающей концевой поверхности к телу трубы второго трубчатого компонента, и второй участок, смежный с первым участком, в котором ширина впадины резьбы сохраняет минимальное постоянное значение ширины (WRb_min), при этом зуб, ближайший к охватывающей концевой поверхности (8), представляет максимальное значение ширины впадины (WRb_max) охватывающей резьбы, при этом первые участки охватываемой резьбы и охватывающей резьбы частично свинчены в самоблокирующейся компоновке для обеспечения блокирующейся области в резьбовом соединении.More specifically, the present invention provides a threaded connection comprising a first and a second tubular component, wherein the first tubular component is provided with a pipe body and a male member at a distal end of the pipe body, and the second tubular component is provided with another pipe body and a female member at a distal end of the pipe body. pipe in such a way that the male element contains on its outer peripheral surface at least one zone of the male thread and ends with a male end surface, and the female element contains on its inner peripheral surface at least one zone of the female thread and ends with the female end surface, the zone of the male comprises a male thread having a first portion in which the thread root width (WRp) decreases in a direction oriented from the male end surface toward the pipe body of the first tubular component, and a second portion adjacent to the first portion in which the thread root width remains at a minimum constant width value (WRp _min ), wherein the tooth closest to the male end surface represents the maximum root width (WRp _max ) value of the male thread, and the female thread region comprises a female thread having a first portion in which the root width (WRb) is reduced along a direction oriented from the female end surface to the pipe body of the second tubular component, and a second portion adjacent to the first portion in which the thread root width maintains a minimum constant width value (WRb _min ), with the tooth closest to the female end surface (8 ) represents the maximum root width (WRb _max ) of the female thread, wherein the first portions of the male thread and the female thread are partially screwed together in a self-locking arrangement to provide a locking area in the threaded connection.

Техническое преимущество соединения согласно настоящему изобретению состоит в том, что во время сборки не требуется соблюдать никаких специальных таблиц крутящих моментов свинчивания, поскольку таблица крутящих моментов для соединения согласно настоящему изобретению допускает базовую характеристику свинчивания и более широкие допуски, чем средний диапазон крутящего момента для соединения предшествующего уровня техники. Это преимущество является значительным, чтобы снизить стоимость эксплуатации такого типа соединения.The technical advantage of the connection according to the present invention is that no special make-up torque tables need to be followed during assembly, since the torque table for the connection according to the present invention allows for a basic make-up characteristic and wider tolerances than the average torque range for the previous connection. state of the art. This advantage is significant to reduce the cost of operating this type of connection.

Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что крутящий момент свинчивания достижим с помощью максимального крутящего момента буровой установки, и что соединение может быть свинчено менее чем за 1,5 оборота после ручного крепления, когда закладные и опорные стороны контактируют друг с другом, более вероятно, что соединение согласно настоящему изобретению требует менее 4 оборотов от направления конца трубы в соединение до окончательного положения свинчивания.Another advantage of the present invention is that the make-up torque is achievable using the maximum torque of the drilling rig, and that the connection can be made up in less than 1.5 turns after manual fastening, when the embedded and support sides are in contact with each other, more likely that the connection according to the present invention requires less than 4 turns from the direction of the end of the pipe into the connection to the final make-up position.

Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что соединение также соответствует API RP 5C5:2017 CAL-I серии В без сгибания, но также со сгибанием, а также протоколам испытаний на сгибание при повышенной температуре, чтобы гарантировать герметичность для жидкости также при сгибании. Герметичность для жидкости также была продемонстрирована после более чем 40000 воздействий усталостной нагрузки на соединение. Необязательные дополнительные или замещающие характеристики изобретения приведены ниже.Another advantage of the present invention is that the connection also complies with API RP 5C5:2017 CAL-I Series B without bending, but also with bending, as well as elevated temperature bending test protocols to ensure liquid tightness also when bending. Fluid tightness has also been demonstrated after over 40,000 joint fatigue loads. Optional additional or substitute features of the invention are given below.

- 3 044834- 3 044834

Блокирующаяся область предпочтительно может составлять более 60% от общей длины свинчивания сцепленных охватываемой и охватывающей резьб.The locking area may preferably be more than 60% of the total make-up length of the mating male and female threads.

В частности, блокирующаяся область может быть расположена между двумя неблокирующимися областями, причем каждая неблокирующаяся область соответственно смежна с каждой продольной стороной блокирующейся области.In particular, the blocking region may be located between two non-blocking regions, each non-blocking region being respectively adjacent to each longitudinal side of the blocking region.

Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения зона охватываемой резьбы может содержать одну охватываемую резьбу, выполненную из одной непрерывной спирали таким образом, что ход охватываемых закладных сторон (SFL_p) изменяется в одном положении (24) на охватываемой резьбе, и зона охватывающей резьбы содержит одну охватывающую резьбу, выполненную из одной непрерывной спирали таким образом, что ход охватывающих закладных сторон (SFL_b) изменяется в одном положении (25) на охватывающей резьбе, причем соответствующие изменения ходов охватываемой и охватывающей частей в закладных сторонах находятся в разных положениях, в результате чего между этими двумя положениями определяется блокирующаяся область, и при этом ход охватываемых опорных сторон (LFL_p) и ход охватывающих опорных сторон (LFL_b) остаются постоянными вдоль всей зоны охватываемой резьбы и соответственно зоны охватывающей резьбы.According to a first embodiment of the present invention, the male thread area may comprise one male thread made of one continuous helix such that the stroke of the male embedded sides (SFL_p) changes at one position (24) on the male thread, and the female thread area contains one female thread , made from one continuous spiral in such a way that the stroke of the female embedded sides (SFL_b) changes in one position (25) on the female thread, and the corresponding changes in the strokes of the male and female parts in the embedded sides are in different positions, resulting in between these two The locking area is determined by the positions, and the stroke of the male supporting sides (LFL_p) and the stroke of the female supporting sides (LFL_b) remain constant along the entire zone of the male thread and, accordingly, the zone of the female thread.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения зона охватываемой резьбы содержит одну охватываемую резьбу, выполненную из одной непрерывной спирали таким образом, что ход охватываемых опорных сторон (LFL_p) изменяется в одном положении на охватываемой резьбе, и зона охватывающей резьбы содержит одну охватывающую резьбу, выполненную из одной непрерывной спирали таким образом, что ход охватывающих опорных сторон (LFL_b) изменяется в одном положении на охватывающей резьбе, причем соответствующие изменения ходов охватываемой и охватывающей частей в опорных сторонах находятся в разных положениях, в результате чего между этими двумя положениями определяется блокирующаяся область, и при этом ход охватываемых закладных сторон (SFL_p) и ход охватывающих закладных сторон (SFL_b) остаются постоянными вдоль всей зоны охватываемой резьбы и соответственно зоны охватывающей резьбы.According to another embodiment of the present invention, the male thread area comprises one male thread made of one continuous helix such that the stroke of the male supporting sides (LFL_p) varies at one position on the male thread, and the female thread area contains one female thread made of one continuous spiral in such a way that the stroke of the female supporting sides (LFL_b) changes in one position on the female thread, and the corresponding changes in the strokes of the male and female parts in the supporting sides are in different positions, as a result of which a blocking area is defined between these two positions, and when In this case, the stroke of the male embedded sides (SFL_p) and the stroke of the female embedded sides (SFL_b) remain constant along the entire zone of the male thread and, accordingly, the zone of the female thread.

Например, коэффициент клиновидности в блокирующейся области может быть установлен ниже 0,15 мм.For example, the taper ratio in the blocking region can be set below 0.15 mm.

Предпочтительно зоны охватываемой и охватывающей резьбы могут иметь конусную образующую линию, создающую угол θ, представляющий собой угол конусности, при этом угол конусности представляет собой угол между образующей линией зон охватываемой и охватывающей резьбы и осью соединения с осью соединения, причем конусность находится в диапазоне от 1/6 до 1/18 и предпочтительно выбирается в диапазоне от 1/6 до 1/10 и даже более предпочтительно составляет приблизительно 12,5%, и при этом вершины и впадины охватываемой и охватывающей резьбы в блокирующейся области параллельны конусной образующей линии зон резьбы.Preferably, the male and female thread zones may have a tapered generatrix line creating an angle θ representing the taper angle, wherein the taper angle is the angle between the generatrix line of the male and female thread zones and the connection axis with the connection axis, the taper being in the range of 1 /6 to 1/18 and is preferably selected in the range from 1/6 to 1/10 and even more preferably is approximately 12.5%, and the crests and valleys of the male and female threads in the locking region are parallel to the tapered generatrix of the thread zones.

Среднее положение блокирования (М) идентифицируется на осевой половине длины блокирующейся области, в результате чего диаметр делительной линии в среднем положении блокирования TD_avgможет быть определен следующим образом:The middle blocking position (M) is identified at the axial half of the length of the blocking region, whereby the diameter of the pitch line at the middle blocking position TD _avg can be determined as follows:

(OD+ID_max>2-5% WT<TD_avg< (OD+ID_max>2+10% WT, где(OD+ID _max >2-5% WT<TD _avg < (OD+ID _max >2+10% WT, where

OD представляет собой номинальный наружный диаметр тела трубы в соответствии с требованиями API 5CT,OD is the nominal outside diameter of the pipe body as required by API 5CT,

WT представляет собой номинальную ширину трубы в соответствии с требованиями API 5CT,WT is the nominal pipe width according to API 5CT requirements,

ID_max представляет собой максимально допустимый внутренний диаметр тела трубы в соответствии с требованиями API 5CT (API 5CT обеспечивает номинальные размеры OD и WT для труб, а также допуски для обоих размеров.ID _max represents the maximum allowable internal diameter of the pipe body as required by API 5CT (API 5CT provides nominal OD and WT sizes for pipes, as well as tolerances for both sizes.

Таким образом, ID_max рассчитывается с учетом максимально допустимого наружного диаметра тела трубы и минимальной допустимой ширины трубы).Thus, ID _max is calculated taking into account the maximum permissible outer diameter of the pipe body and the minimum permissible pipe width).

Предложенное выше определение диаметра делительной линии в среднем положении блокирования TDavg полезно для адаптации определения соединения в соответствии с настоящим изобретением ко всем типам размеров тела трубы.The definition of the pitch line diameter at the middle blocking position TDavg proposed above is useful for adapting the connection definition in accordance with the present invention to all types of pipe body sizes.

Это среднее положение блокирования (М) идентифицируется на осевой половине длины блокирующейся области, в результате чего длина Lnl от этого среднего положения блокирования до продольной стороны блокирующейся области может быть определена следующим образом:This middle blocking position (M) is identified at the axial half of the length of the blocking region, whereby the length Lnl from this middle blocking position to the longitudinal side of the blocking region can be determined as follows:

Lnl< (OD+2-IDmax+2-THpltch)+(2xtan(θ)), гдеLnl< (OD+2-IDmax+2-THpltch)+(2xtan(θ)), where

ID_max представляет собой максимально допустимый внутренний диаметр тела трубы в соответствии с требованиями API 5CT,ID _max represents the maximum permissible internal diameter of the pipe body in accordance with API 5CT requirements,

THpitch представляет собой вертикальное расстояние от делительной линии до впадины или вершины в блокирующейся области,THpitch is the vertical distance from the pitch line to the trough or top in the blocking region,

- 4 044834 θ представляет собой угол конусности зоны резьбы.- 4 044834 θ represents the taper angle of the thread zone.

Предложенное выше определение длины Lnl от этого среднего положения блокирования до продольной стороны блокирующейся области полезно для адаптации определения соединения в соответствии с настоящим изобретением ко всем типам размеров тела трубы с учетом высоты резьбы.The definition of the length Lnl from this middle blocking position to the longitudinal side of the blocking region proposed above is useful for adapting the definition of the connection according to the present invention to all types of pipe body dimensions taking into account the thread height.

Предпочтительно максимальное значение ширины впадины охватываемой и/или охватывающей резьбы может быть установлено ниже удвоенного минимального значения ширины впадины соответствующей охватываемой или охватывающей резьбы. Это позволяет снизить затраты на механическую обработку.Preferably, the maximum root width of the male and/or female threads may be set below twice the minimum root width of the corresponding male or female thread. This reduces machining costs.

Впадина охватывающей резьбы, которая находится ближе всего к телу трубы второго трубчатого компонента, может иметь ту же ширину впадины, что и впадина охватываемой резьбы, которая находится ближе всего к телу трубы первого трубчатого компонента.The root of the female thread that is closest to the pipe body of the second tubular component may have the same root width as the root of the male thread that is closest to the pipe body of the first tubular component.

Соответствующие зубья охватываемой резьбы и охватывающей резьбы соответственно вблизи тела трубы могут иметь неполную высоту резьбы и/или исчезающие зубья резьбы.The corresponding teeth of the male thread and the female thread, respectively, near the pipe body may have incomplete thread height and/or disappearing thread teeth.

Охватывающая резьба может начинаться с охватывающей концевой поверхности, а охватываемая резьба может начинаться с охватываемой концевой поверхности.The female thread may begin at the female end surface, and the male thread may begin at the male end surface.

Предпочтительно, чтобы избежать выскакивания, зубья зон охватываемой и охватывающей резьбы могут иметь профиль типа ласточкин хвост, а α и β представляют собой углы опорной и соответственно закладной стороны перпендикулярно к оси соединения, причем α и β составляют менее 5°.Preferably, in order to avoid jumping out, the teeth of the male and female threads may have a dovetail profile, and α and β represent the angles of the supporting and respectively embedded side perpendicular to the axis of the connection, and α and β are less than 5°.

Как вершины зубьев охватываемой резьбы, так и вершины зубьев охватывающей резьбы могут вступать в зацепление с соответствующими впадинами в блокирующейся области, так что зацепление диаметров при зацеплении впадины/вершины может быть кратно 0,0020-0,0030 номинального наружного диаметра тела трубы.Both the male thread tooth tips and the female thread tooth tips can engage corresponding gullets in the locking region such that the engagement of diameters in gullet/crest engagement may be a multiple of 0.0020-0.0030 of the nominal outside diameter of the pipe body.

Соединение согласно настоящему изобретению может не содержать какой-либо дистальной упорной поверхности, причем свободный конец охватываемого элемента находится на удалении от охватывающего элемента, и соответственно свободный конец охватывающего элемента находится на удалении от охватываемого элемента.The connection according to the present invention may not contain any distal abutment surface, and the free end of the male element is located at a distance from the female element, and accordingly the free end of the female element is located at a distance from the male element.

Как охватываемый, так и охватывающий элемент могут не содержать каких-либо дополнительных уплотняющих поверхностей помимо блокирующейся области.Both the male and female members may not contain any additional sealing surfaces other than the locking area.

Резьбовое соединение может быть полуравнопроходным, а первый и второй трубные компоненты выполнены цельными, причем каждый из первого и второго трубных компонентов содержит охватываемый элемент и охватывающий элемент.The threaded connection may be semi-equal, and the first and second pipe components are made of one piece, and each of the first and second pipe components contains a male element and a female element.

Зона охватываемой резьбы и зона охватывающей резьбы могут представлять собой однозаходную резьбу.The male thread area and the female thread area may be single threads.

Характеристики и преимущества настоящего изобретения более подробно раскрыты в последующем описании, сделанном со ссылкой на прилагаемые графические материалы.The characteristics and advantages of the present invention will be set forth in more detail in the following description, taken with reference to the accompanying drawings.

На фиг. 1 представлен вид в продольном разрезе одной половины соединения, содержащего самоблокирующуюся резьбу в соответствии с настоящим изобретением, в свинченном состоянии;In fig. 1 is a longitudinal sectional view of one half of a joint containing a self-locking thread in accordance with the present invention in a screwed state;

на фиг. 2 представлен график в соответстви и с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, показывающий изменение ходов опорных сторон и закладных сторон для охватываемого элемента и охватывающего элемента соответственно вдоль резьб охватываемого и охватывающего элемента в соответствии с фиг. 1 между дистальными концевыми поверхностями охватываемого элемента и соответственно охватывающего элемента, когда соединение свинчено. Значения ходов для охватываемых закладных сторон (SFL_p), охватываемых опорных сторон (LFL_p), охватывающих закладных сторон (SFL_b) и охватывающих опорных сторон (LFL_b) соответственно вдоль оси у, при этом ось х представляет расположение резьбы вдоль продольной оси трубного компонента;in fig. 2 is a graph in accordance with the first embodiment of the present invention, showing the variation of the strokes of the support sides and the embedded sides for the male member and the female member, respectively, along the threads of the male and female member in accordance with FIG. 1 between the distal end surfaces of the male element and respectively the female element when the connection is screwed. The stroke values for male embedded sides (SFL_p), male support sides (LFL_p), female embedded sides (SFL_b) and female support sides (LFL_b) respectively along the y-axis, with the x-axis representing the thread location along the longitudinal axis of the pipe component;

на фиг. 3 представлен вид в продольном разрезе одной половины охватывающего элемента соединения в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 3 is a longitudinal sectional view of one half of a female connection member in accordance with the present invention;

на фиг. 4 представлен вид в продольном разрезе одной половины охватывающего элемента соединения в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 4 is a longitudinal sectional view of one half of a female connection member in accordance with the present invention;

на фиг. 5 представлен график типа, представленного на фиг. 2, согласно альтернативному варианту осуществления соединения в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 5 is a graph of the type shown in FIG. 2, according to an alternative embodiment of a connection in accordance with the present invention;

на фиг. 6 представлен подробный вид в продольном разрезе охватываемого зуба охватываемого конца, свинченного с охватывающим зубом охватывающей части согласно варианту осуществления соединения в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 6 is a detailed longitudinal sectional view of a male tooth of a male end screwed to a female tooth of a female part according to an embodiment of a connection in accordance with the present invention;

на фиг. 7 представлен подробный вид в продольном разрезе одной половины дистального конца охватываемого элемента соединения в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 7 is a detailed longitudinal sectional view of one half of the distal end of a male connection member in accordance with the present invention;

на фиг. 8 представлен подробный вид в продольном разрезе одной половины дистального конца охватывающего элемента соединения в соответствии с настоящим изобретением.in fig. 8 is a detailed longitudinal sectional view of one half of the distal end of a female connection member in accordance with the present invention.

Резьбовое трубное соединение, показанное на фиг. 1, содержит трубный компонент 5, в котором предусмотрен охватываемый элемент 1, и второй трубный компонент 6, в котором предусмотрен охва- 5 044834 тывающий элемент 2. Охватываемый элемент 1 выступает из тела трубы первого трубчатого компонентаThe threaded pipe connection shown in FIG. 1, comprises a pipe component 5, in which a male element 1 is provided, and a second pipe component 6, in which a female element 2 is provided. The male element 1 protrudes from the pipe body of the first tubular component

5. Охватывающий элемент 2 выступает из тела трубы второго трубчатого компонента 6.5. The female member 2 protrudes from the pipe body of the second tubular component 6.

Предпочтительно оба трубных компонента 5 и 6 являются цельными, так как они оба снабжены телом трубы, охватываемым элементом на одном первом дистальном конце тела трубы и охватывающим элементом на противоположном дистальном конце указанного тела трубы. Оба трубчатых компонента изготовлены из стали и, в одном примере, из углеродистой мартенситной стали с пределом текучести, который может варьироваться от 80 тысяч фунтов на кв. дюйм (550 МПа) до 140 тысяч фунтов на кв. дюйм (965 МПа).Preferably, both pipe components 5 and 6 are integral, since they are both provided with a pipe body, a male member at one first distal end of the pipe body, and a female member at the opposite distal end of said pipe body. Both tubular components are made of steel and, in one example, carbon martensitic steel with a yield strength that can range from 80 ksi. inch (550 MPa) up to 140 thousand psi. inch (965 MPa).

Например, марка материала составляет от 80 тысяч фунтов на кв. дюйм (550 МПа) до 140 тысяч фунтов на кв. дюйм (965 МПа). Например, марка составляет выше 100 тысяч фунтов на кв. дюйм (690 МПа), например равна 125 тысяч фунтов на кв. дюйм (860 МПа).For example, the grade of material ranges from 80 thousand pounds per square meter. inch (550 MPa) up to 140 thousand psi. inch (965 MPa). For example, the mark is above 100 thousand pounds per square meter. inch (690 MPa), for example equal to 125 thousand pounds per square meter. inch (860 MPa).

Тело трубы может иметь номинальный наружный диаметр от 31/2'' (88,90 мм) до 135/8 (346 мм), а ширина стенки тела трубы от 8 до 22 мм, но предпочтительно с номинальным наружным диаметром менее 10 (254 мм), и еще более предпочтительно менее 6 (152,4 мм).The pipe body may have a nominal outside diameter from 31/2'' (88.90 mm) to 135/8 (346 mm), and the pipe body wall width from 8 to 22 mm, but preferably with a nominal outside diameter of less than 10 (254 mm) ), and even more preferably less than 6 (152.4 mm).

Согласно 10-му изданию API 5CT за 2018 год существует список стандартных номинальных наружных диаметров тела трубы, и для каждого размера соответствующий допустимый наружный диаметр соединения, как указано ниже___________________________________________________According to API 5CT 10th edition 2018, there is a list of standard nominal outside diameters of pipe body, and for each size there is a corresponding permissible joint outside diameter as given below_________________________________________________________

Номинальный наружный диаметр тела грубы Nominal outer diameter of body coarse Наружный диаметр муфтового соединения Outer diameter of coupling connection 88,9 мм (3,5 дюйма) 88.9 mm (3.5 in) 107,95 мм (4,25 дюйма) 107.95 mm (4.25 in) 101,6 мм (4 дюйма) 101.6 mm (4 in) 120,65 мм (4,75 дюйма) 120.65 mm (4.75 in) 114,3 мм (4,5 дюйма) 114.3 mm (4.5 in) 132,08 мм (5,2 дюйма) 132.08 mm (5.2 in) 127 мм (5 дюйма) 127 mm (5 in) 147,32 мм (5,8 дюйма) 147.32 mm (5.8 in) 139,7 мм (5,5 дюйма) 139.7 mm (5.5 in) 160,02 мм (6,3 дюйма) 160.02 mm (6.3 in)

Наружный диаметр соединения в соответствии с настоящим изобретением выбирают таким, чтобы он был таким же, как наружный диаметр муфтового соединения следующего размера по API 5CT.The outer diameter of the connection in accordance with the present invention is selected to be the same as the outer diameter of the next API 5CT coupling size.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения наружный диаметр тела трубы может составлять 5,5 (139,7 мм), при этом масса тела трубы составляет 20 фунтов/фут, что соответствует ширине стенки тела трубы, составляющей 0,361 (9,17 мм). В этом примере наружный диаметр муфтового соединения составляет 147,32 мм (5,8 дюйма). Внутренний диаметр соединения зависит от требований API 5CT к оправке с зазором, так что даже при свинчивании до максимального момента свинчивания в соответствии с допуском для крутящего момента свинчивания он все равно является проходимым.In one embodiment of the present invention, the outer diameter of the pipe body may be 5.5 (139.7 mm) and the pipe body weight is 20 lb/ft, which corresponds to a pipe body wall width of 0.361 (9.17 mm). In this example, the outside diameter of the coupling joint is 147.32 mm (5.8 in.). The inside diameter of the connection is based on the API 5CT clearance mandrel requirements, so that even when made up to the maximum make-up torque within the make-up torque tolerance, it is still passable.

Охватываемый элемент заканчивается на охватываемой концевой поверхности 7, образуя осевой свободный конец охватываемого элемента или ниппельной поверхности. Охватываемая концевая поверхность 7 также является свободной осевой поверхностью первого трубного компонента. Охватывающий элемент 2 заканчивается на охватывающей концевой поверхности 8, образуя осевой свободный конец охватывающего элемента или муфтовой поверхности. Охватывающая концевая поверхность 8 также является свободной осевой поверхностью второго трубного компонента. Охватываемая концевая поверхность 7 и охватывающая концевая поверхность 8 ориентированы радиально относительно продольной оси X соединения. Ни одна из охватываемой концевой поверхности 7 и охватывающей концевой поверхности 8 не располагаются в упорном контакте в конце свинчивания.The male element ends at the male end surface 7, forming the axial free end of the male element or pin surface. The male end surface 7 is also the free axial surface of the first tubular component. The female element 2 ends on the female end surface 8, forming the axial free end of the female element or coupling surface. The female end surface 8 is also the free axial surface of the second tubular component. The male end surface 7 and the female end surface 8 are oriented radially relative to the longitudinal axis X of the connection. Neither of the male end surface 7 and the female end surface 8 are in abutment contact at the end of make-up.

Как охватываемый элемент 1, так и охватывающий элемент 2 снабжены зонами 3, 4 конической резьбы, которые взаимодействуют для взаимного соединения посредством свинчивания двух компонентов. Зоны резьбы соответственно подвергаются механической обработке. На фиг. 1 резьбовое соединение показано полностью свинченным.Both the male element 1 and the female element 2 are provided with tapered thread zones 3, 4, which cooperate to mutually connect by screwing the two components. The threaded areas are machined accordingly. In fig. 1 threaded connection is shown fully screwed together.

Согласно настоящему изобретению эффективность соединения составляет более 80% физического предела текучести тела трубы.According to the present invention, the joint efficiency is more than 80% of the physical yield strength of the pipe body.

Угол конусности θ зон 3, 4 конической резьбы представляет собой угол между образующей линией охватываемой и охватывающей зон конической резьбы и продольной осью X соединения, причем конусность находится в диапазоне от 1/6 до 1/18 и предпочтительно выбирается в диапазоне от 1/6 до 1/10 и даже более предпочтительно составляет приблизительно 12,5%. Предпочтительно значение конусности может составлять 1/8 или 1/6, что соответствует углу θ конусности 3,6° и 4,8° соответственно.The taper angle θ of the zones 3, 4 of the tapered thread is the angle between the generatrix of the male and female zones of the tapered thread and the longitudinal axis X of the connection, and the taper is in the range from 1/6 to 1/18 and is preferably selected in the range from 1/6 to 1/10 and even more preferably approximately 12.5%. Preferably, the taper value may be 1/8 or 1/6, which corresponds to a taper angle θ of 3.6° and 4.8°, respectively.

Зоны 3 и 4 охватываемой и охватывающей резьбы могут быть однозаходными в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Однозаходный означает, что каждая зона 3 резьбы и соответственно 4 имеет уникальную и единственную однозаходную спираль без прерывания, причем спираль представляет собой непрерывную винтовую линию.The male and female thread zones 3 and 4 may be single-start according to the first embodiment of the present invention. Single-start means that each thread zone 3 and respectively 4 has a unique and single single-start helix without interruption, the helix being a continuous helical line.

- 6 044834- 6 044834

Согласно фиг. 1 зона 3 резьбы и соответственно 4 начинаются с охватываемой концевой поверхности 7, соответственно с охватывающей концевой поверхности 8.According to FIG. 1 thread zone 3 and respectively 4 start from the male end surface 7, respectively from the female end surface 8.

Чтобы снизить затраты на механическую обработку, охватываемый элемент и охватывающий элемент сначала вырезаются под углом конусности предполагаемой зоны резьбы, и этот вырезанный угол конусности станет определением вершины профиля резьбы. Таким образом, больше нет необходимости механически обрабатывать вершины резьбы. Вершины в соответствии с указанным вариантом осуществления, показанным на фиг. 5, параллельны оси конуса.To reduce machining costs, the male and female members are first cut at the taper angle of the intended thread area, and this cut taper angle will become the definition of the top of the thread profile. Thus, there is no longer any need to machine the thread tips. The vertices according to the said embodiment shown in FIG. 5, parallel to the axis of the cone.

Как показано на фиг. 7 и 8, концевые поверхности перпендикулярны продольной оси X, а фаски 71, 72, 81 и 82 механически обработаны от концевых поверхностей соответственно к внутренней и соответствующей внешней поверхностям. Например, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения все фаски являются фасками под углом 45° по отношению к плоскости концевых поверхностей. Фаски 71 и 81 механически обработаны по направлению к внутренней поверхности соответственно охватываемого элемента и охватывающего элемента. Фаски 72 и 82 механически обработаны по направлению к внешней поверхности соответственно охватываемого элемента и охватывающего элемента. Опорная сторона, а также закладная сторона профиля резьбы последовательно механически обрабатываются. Цикл обработки в месте введения инструмента при механической обработке для соответствующей механической обработки опорных сторон и закладных сторон начинается с соответственно фаски 72 для охватываемой резьбы и фаски 81 для охватывающей резьбы. Механическая обработка резьбы не влияет на высоту концевой поверхности, обеспечивая, таким образом, соблюдение допусков для свинчивания на этапе введения ниппеля в муфту и избегая повреждения первых закладных поверхностей. Предпочтительно механическая обработка начинается на расстоянии менее 0,15 мм от концевой поверхности в радиальном направлении.As shown in FIG. 7 and 8, the end surfaces are perpendicular to the longitudinal axis X, and the chamfers 71, 72, 81 and 82 are machined from the end surfaces to the inner and corresponding outer surfaces, respectively. For example, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, all chamfers are chamfers at an angle of 45° with respect to the plane of the end surfaces. The chamfers 71 and 81 are machined towards the inner surface of the male member and the female member, respectively. The chamfers 72 and 82 are machined toward the outer surface of the male member and the female member, respectively. The supporting side as well as the embedded side of the thread profile are sequentially machined. The machining cycle at the tool insertion point for the corresponding machining of the support sides and the embedded sides begins with a chamfer 72 for the male thread and a chamfer 81 for the female thread, respectively. Machining the thread does not affect the height of the end surface, thus ensuring that make-up tolerances are maintained during the stage of inserting the pin into the coupling and avoiding damage to the first embedded surfaces. Preferably, machining begins at a distance of less than 0.15 mm from the end surface in the radial direction.

Впадина профиля резьбы получается благодаря последовательному использованию первого конечного пути резьбы для механической обработки по меньшей мере опорной стороны, который также способен механически обрабатывать часть профиля впадины, прилегающей к опорной стороне, и затем использованию второго конечного пути резьбы для механической обработки закладной стороны, который также способен механически обрабатывать часть профиля впадины, прилегающую к закладной стороне. Нет необходимости в третьем введении для механической обработки профиля впадины, поскольку профиль впадины изменяется от минимального значения ширины WRp_min до максимального значения ширины впадины WRp_max для ниппельного элемента и от минимального значения ширины WRb_min до максимального значения ширины впадины WRb_max для ниппельного элемента таким образом, чтоThe thread root is obtained by sequentially using a first end thread path to machine at least the seat side, which is also capable of machining a portion of the root profile adjacent to the support side, and then using a second end thread path to machine the embedded side, which is also capable of mechanically process the part of the cavity profile adjacent to the embedded side. There is no need for a third insertion for machining the cavity profile, since the cavity profile changes from the minimum width value WRp _min to the maximum cavity width value WRp _max for the pin element and from the minimum width value WRb _min to the maximum cavity width value WRb _max for the pin element in this way , What

WRbmax<2x WRbmin и WRPmax<2x WRPmin, предпочтительноWRbmax<2x WRbmin and WRPmax<2x WRPmin, preferable

WRb_max<4 мм и WRb_max<4 мм, предпочтительноWRb _max <4 mm and WRb _max <4 mm, preferred

WRb_max<2xWRb_min-0,5 ммWRb _max <2xWRb _min -0.5 mm

WRpmax<2xWRpmin-0,5 мм.WRpmax<2xWRpmin-0.5 mm.

WRp_min может составлять приблизительно 2,2 мм в одном примере настоящего изобретения.WRp _min may be approximately 2.2 mm in one example of the present invention.

Альтернативы, в которых WRp_max и WRb_max не находятся в одной плоскости в конце свинчивания, как показано на фиг. 1, также включены в объем настоящего изобретения.Alternatives where WRp _max and WRb _max are not in the same plane at the end of make-up as shown in FIG. 1 are also included within the scope of the present invention.

Ширина впадины изменяется соответственно вдоль зон охватываемой и охватывающей резьбы. Охватываемая резьба зоны 3 охватываемой резьбы имеет первый участок 11, в котором ширина впадины резьбы WRp уменьшается в направлении, ориентированном от охватываемой концевой поверхности 7 к телу трубы первого трубчатого компонента 5, и второй участок 15, смежный с первым участком 11, в котором ширина впадины резьбы сохраняет минимальное постоянное значение ширины WRp_min, при этом зуб, ближайший к охватываемой концевой поверхности 7, представляет максимальное значение ширины впадины WRp_max охватываемой резьбы.The gullet width varies accordingly along the male and female thread zones. The male thread of the male thread zone 3 has a first portion 11 in which the thread root width WRp decreases in a direction oriented from the male end surface 7 to the pipe body of the first tubular component 5, and a second portion 15 adjacent to the first portion 11 in which the root width thread retains a minimum constant value of the width WRp _min , while the tooth closest to the male end surface 7 represents the maximum value of the root width WRp _max of the male thread.

Охватывающая резьба зоны 4 охватывающей резьбы имеет первый участок 12, в которой ширина впадины резьбы WRb уменьшается вдоль направления, ориентированного от охватывающей концевой поверхности к телу трубы второго трубчатого компонента, и второй участок 16, смежный с первым участком 12, в котором ширина впадины резьбы сохраняет минимальное постоянное значение ширины WRb_min, при этом зуб, ближайший к охватывающей концевой поверхности 8, представляет максимальное значение ширины впадины WRbmax охватывающей резьбы.The female thread of the female thread zone 4 has a first portion 12 in which the thread root width WRb is reduced along a direction oriented from the female end surface to the pipe body of the second tubular component, and a second portion 16 adjacent to the first portion 12 in which the thread root width is maintained minimum constant value of the width WRb _min , wherein the tooth closest to the female end surface 8 represents the maximum value of the root width WRbmax of the female thread.

В пределах первых участков 11 и 12 происходит постепенное изменение осевой ширины вершин резьб и соответственно постепенное изменение осевой ширины впадин резьб, так что во время свинчивания такого соединения производится постепенное осевое затягивание до окончательного блокирующего положения. В пределах вторых участков 15 и 16 ширина впадин и ширина вершин сохраняют постоянное значение.Within the first sections 11 and 12 there is a gradual change in the axial width of the crests of the threads and a corresponding gradual change in the axial width of the roots of the threads, so that during make-up of such a connection there is a gradual axial tightening to the final locking position. Within the second sections 15 and 16, the width of the valleys and the width of the peaks remain constant.

В свинченном виде соединение согласно настоящему изобретению содержит блокирующийся участок 10, причем некоторые зубья первого участка 11 находятся в известной самоблокирующейся конфигурации с некоторыми зубьями первого участка 12.When screwed together, the connection of the present invention comprises a locking portion 10, some of the teeth of the first portion 11 being in a known self-locking configuration with some of the teeth of the first portion 12.

- 7 044834- 7 044834

Первые участки 11 и соответственно 12 охватываемой резьбы и охватывающей резьбы частично свинчены в самоблокирующейся компоновке, что означает, что не все зубья первого участка находятся в самоблокирующейся свинченной компоновке, в результате чего некоторые зубья первого участка 11 охватываемой резьбы не соприкасаются, касаемо их опорных сторон и/или их закладных сторон, с соответствующими зубьями охватывающей резьбы, и некоторые зубья первого участка 12 охватывающей резьбы не соприкасаются, касаемо их опорных сторон и/или их закладных сторон, с соответствующими зубьями охватываемой резьбы. Зубья первых участков 11 и 12, которые не находятся в самоблокирующейся компоновке, не контактируют по меньшей мере одной из своих опорных сторон или закладных сторон с какой-либо соответствующей поверхностью другой резьбы.The first male and female thread portions 11 and 12 are partially screwed together in a self-locking arrangement, which means that not all of the teeth of the first portion are in a self-locking screwed arrangement, with the result that some of the teeth of the first male thread portion 11 are not in contact with respect to their supporting sides and /or their embedded sides, with the corresponding teeth of the female thread, and some of the teeth of the first section 12 of the female thread are not in contact, with regard to their supporting sides and/or their embedded sides, with the corresponding teeth of the male thread. The teeth of the first sections 11 and 12, which are not in a self-locking arrangement, do not contact at least one of their support sides or embedded sides with any corresponding surface of the other thread.

В свинченной конфигурации соединения резьба вторых участков 15 и 16 не свинчена в самоблокирующейся компоновке с соответствующей резьбой первого участка, из которого они свинчены. Вторые участки 15 и 16 расположены на обеих противоположных сторонах блокирующейся области 10. Второй участок 15 расположен ближе к телу трубы первого компонента 5, чем первый участок 11, так что второй участок 15 входит в зацепление с охватывающим зубом зоны 4 охватывающей резьбы вблизи охватывающей концевой поверхности 8. Охватываемый второй участок 15 входит в зацепление с зубом охватывающего первого участка 12 для образования первой неблокирующейся области 22. Второй участок 16 расположен ближе к телу трубы второго компонента 6, чем первый участок 12, так что второй участок 16 входит в зацепление с охватываемым зубом зоны 3 охватываемой резьбы вблизи охватываемой концевой поверхности 7. Охватывающий второй участок 16 входит в зацепление с зубом охватываемого первого участка 11 для образования второй неблокирующейся области 23.In a screwed connection configuration, the threads of the second sections 15 and 16 are not screwed into a self-locking arrangement with the corresponding threads of the first section from which they are screwed. The second sections 15 and 16 are located on both opposite sides of the locking region 10. The second section 15 is located closer to the pipe body of the first component 5 than the first section 11, so that the second section 15 engages the female tooth of the female thread zone 4 near the female end surface 8. A male second portion 15 engages a tooth of a female first portion 12 to form a first non-locking region 22. A second portion 16 is located closer to the pipe body of the second component 6 than the first portion 12 such that the second portion 16 engages a male tooth a male thread zone 3 near the male end surface 7. A female second portion 16 engages a tooth of a male first portion 11 to form a second non-locking region 23.

Первая неблокирующаяся область 22 смежна с продольной стороной 24 блокирующейся области 10, а вторая блокирующаяся область 23 смежна с противоположной продольной стороной 25 этой блокирующейся области 10.The first non-blocking region 22 is adjacent to the longitudinal side 24 of the blocking region 10, and the second blocking region 23 is adjacent to the opposite longitudinal side 25 of the blocking region 10.

Как показано на фиг. 1 и 2, длина охватывающей резьбы может быть больше длины охватываемой резьбы вдоль продольной оси X, особенно в том случае, когда наружный диаметр тела трубы первого трубчатого компонента 5 близок к максимально допустимому пределу допуска, а толщина стенки тела трубы второго трубчатого компонента 6 близка к минимально допустимому пределу допуска в соответствии с API 5СТ. Когда как первый, так и второй трубчатый компонент 5 и 6 имеют наружный диаметр и толщину стенки, близкие к номинальным требованиям API 5CT, тогда длина охватывающей резьбы по существу равна длине охватываемой резьбы.As shown in FIG. 1 and 2, the length of the female thread may be greater than the length of the male thread along the longitudinal axis X, especially in the case where the outer diameter of the pipe body of the first tubular component 5 is close to the maximum allowable tolerance limit and the wall thickness of the pipe body of the second tubular component 6 is close to minimum permissible tolerance limit in accordance with API 5CT. When both the first and second tubular components 5 and 6 have an outer diameter and wall thickness close to API 5CT nominal requirements, then the length of the female thread is substantially equal to the length of the male thread.

В свинченном виде общая длина 17 свинчивания сцепленных охватываемой и охватывающей резьб короче, чем самая длинная осевая длина зоны охватывающей или охватываемой резьбы. Согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1 и 2, общая длина 17 свинчивания соответствует осевой длине зоны 3 охватываемой резьбы. Настоящее изобретение подходит для труб, изготовленных в пределах всего диапазона труб, приемлемых для API 5CT, в соответствии с допусками на наружный диаметр и допусками на ширину трубы.When made up, the total make-up length 17 of the interlocking male and female threads is shorter than the longest axial length of the male or female thread zone. According to the embodiment shown in FIG. 1 and 2, the total make-up length 17 corresponds to the axial length of the male thread zone 3. The present invention is suitable for pipes manufactured within the full range of pipes acceptable to API 5CT, in accordance with outside diameter tolerances and pipe width tolerances.

Термин самоблокирующаяся конфигурация означает характеристики для зубьев в блокирующейся области 10, подробно описанные ниже. Витки (или зубья) 32 охватываемой резьбы, подобно виткам (или зубьям) 42 охватывающей резьбы, имеют постоянный ход, хотя ширина их вершин соответственно уменьшается в направлении их соответствующей концевой поверхности 7, 8 таким образом, что во время свинчивания некоторые из витков (или зубьев) охватываемой 32 резьбы и охватывающей 42 резьбы заканчиваются блокированием друг друга в определенном положении. Резьба в блокирующей конфигурации 10 такова, что все закладные стороны и все опорные стороны витков (или зубьев) охватываемой резьбы блокируются относительно других закладных сторон и опорных сторон соответствующих витков (или зубьев) охватывающей резьбы соответственно.The term self-locking configuration refers to the characteristics for the teeth in the locking region 10, described in detail below. The male threads (or teeth) 32, like the female threads (or teeth) 42, have a constant course, although the width of their apexes is correspondingly reduced towards their respective end surface 7, 8 such that during make-up some of the threads (or teeth) of the male 32 thread and the female 42 thread end up locking each other in a certain position. The threads in the locking configuration 10 are such that all embedded sides and all supporting sides of male threads (or teeth) are locked relative to other embedded sides and supporting sides of corresponding female threads (or teeth), respectively.

В конце свинчивания в блокирующейся области 10, как показано на фиг. 6, осевой зазор между осевыми сторонами, как опорными сторонами 30, 40, так и закладными сторонами 31, 41, отсутствует. Осевые стороны определяются по существу радиально по сравнению с осью соединения. Кроме того, конструкция соединения согласно настоящему изобретению такова, что в блокирующейся области 10 отсутствует радиальный зазор между вершиной 34 охватываемой резьбы и впадиной 44 охватывающей резьбы, а также между впадиной 35 охватываемой резьбы и вершиной 45 охватывающей резьбы. Таким образом, блокирующаяся область образует уплотнение, создавая достаточный контакт, чтобы удерживать густую трубную смазку и выдерживать высокое давление. Вершины 34, 45 и впадины 44, 35 находятся в контакте с натягом, и осевые стороны тоже находятся в контакте с натягом. Вершины и впадины охватываемой и охватывающей резьбы в блокирующейся области параллельны конусной образующей линии зон резьбы.At the end of make-up, in the locking area 10, as shown in FIG. 6, there is no axial clearance between the axial sides, both the supporting sides 30, 40 and the embedded sides 31, 41. The axial sides are defined essentially radially compared to the axis of the connection. In addition, the design of the connection according to the present invention is such that in the locking region 10 there is no radial play between the male thread crest 34 and the female thread root 44, and between the male thread root 35 and the female thread crest 45. In this way, the interlocking area forms a seal, creating sufficient contact to hold thick pipe lubricant and withstand high pressure. The peaks 34, 45 and valleys 44, 35 are in contact with the interference, and the axial sides are also in contact with the interference. The crests and valleys of the male and female threads in the locking area are parallel to the conical generatrix of the thread zones.

Преимущественно и как показано на фиг. 6, витки (или зубья) охватываемой и охватывающей резьбы имеют профиль типа ласточкин хвост. Этот профиль позволяет избежать риска выскакивания, что соответствует охватываемой и охватывающей резьбам, разъединяющимся, когда соединение подвергается большим изгибающим или растягивающим напряжениям. Более конкретно, геометрия резьбы с профилем типа ласточкин хвост увеличивает радиальную жесткость сборки по сравнению с резьбой, которую обычно называют трапецеидальной резьбой, в которой осевая ширина зубьев уменьшается от ос- 8 044834 нования к вершине резьбы. Преимущественно опорные стороны резьбы соединяются с вершиной резьбы и со смежной впадиной резьбы посредством закруглений таким образом, что эти закругления уменьшают коэффициент концентрации напряжений в основании опорных сторон и тем самым улучшают усталостные характеристики соединения.Advantageously and as shown in FIG. 6, the turns (or teeth) of the male and female threads have a dovetail profile. This profile avoids the risk of popping out, which corresponds to male and female threads separating when the connection is subjected to large bending or tensile stresses. More specifically, the dovetail thread geometry increases the radial rigidity of the assembly compared to threads commonly referred to as trapezoidal threads, in which the axial width of the teeth decreases from the base to the tip of the thread. Advantageously, the supporting sides of the threads are connected to the crest of the thread and to the adjacent root of the thread by means of fillets in such a way that these fillets reduce the stress concentration factor at the base of the supporting sides and thereby improve the fatigue characteristics of the connection.

Вдоль продольного разреза резьбового соединения как опорная сторона, так и закладная сторона имеют прямой профиль. Опорная сторона и закладная сторона соответственно образуют отрицательный угол α, соответственно отрицательный угол β вертикалью к продольной оси X. Значение угла опорной стороны меньше или равно значению угла β закладной стороны, при этом он противоположен и определен на противоположных сторонах вертикали относительно продольной оси X. Например, углы α и β составляют от 1 до 5°. Таким образом, ширина впадины в нижней части промежутка между двумя смежными зубьями всегда является наибольшим размером этих зубьев при рассмотрении ширины зуба вдоль продольной оси X.Along the longitudinal section of the threaded connection, both the support side and the embedded side have a straight profile. The supporting side and the embedded side, respectively, form a negative angle α, respectively a negative angle β vertical to the longitudinal axis X. The value of the angle of the supporting side is less than or equal to the value of the angle β of the embedded side, while it is opposite and defined on opposite sides of the vertical relative to the longitudinal axis X. For example , angles α and β range from 1 to 5°. Thus, the width of the valley at the bottom of the gap between two adjacent teeth is always the largest dimension of those teeth when considering the width of the tooth along the longitudinal X axis.

Согласно настоящему изобретению только определенное количество витков резьбы каждой из охватываемой 32 и охватывающей 42 резьб находится в этой конкретной блокирующей конфигурации и вовлечены в блокирующийся участок 10. Блокирующийся участок 10 находится на удалении от первого и последнего витка резьбы зоны 3 и 4 резьбы. По меньшей мере первый и последний виток резьбы как охватываемой 32, так и охватывающей 42 резьб не находится в блокирующей конфигурацией. Блокирующаяся область составляет более 60% и даже предпочтительно более 70% от общей длины 17 свинчивания.According to the present invention, only a certain number of threads of each of the male 32 and female threads 42 are in this particular locking configuration and are engaged in the locking portion 10. The locking portion 10 is spaced from the first and last threads of thread zones 3 and 4. At least the first and last threads of both the male 32 and female 42 threads are not in a locking configuration. The blocking area constitutes more than 60% and even preferably more than 70% of the total make-up length 17.

Например, блокирующаяся область 10 содержит от 10 до 16 витков резьбы, где зона охватывающей резьбы полностью содержит по меньшей мере 16 витков резьбы, а зона охватываемой резьбы полностью содержит по меньшей мере 16 витков резьбы.For example, the locking region 10 contains from 10 to 16 threads, where the female thread region entirely contains at least 16 threads, and the male thread region entirely contains at least 16 threads.

Согласно первому варианту осуществления на фиг. 2 зона 3 охватываемой резьбы содержит первый участок 11, в котором ход SFL_p между охватываемыми закладными сторонами 31 является постоянным со значением SFL_p1, и ход LFL_p между охватываемыми опорными сторонами 30 также является постоянным, но с другим значением LFL_p1. В примере, показанном на фиг. 6, LFL_p1 строго больше, чем SFL_p1. Для первого примера первого варианта осуществления настоящего изобретения:According to the first embodiment in FIG. 2, the male thread zone 3 contains a first section 11 in which the stroke SFL_p between the male embedded sides 31 is constant with the value SFL_p1, and the stroke LFL_p between the male support sides 30 is also constant, but with a different value LFL_p1. In the example shown in FIG. 6, LFL_p1 is strictly greater than SFL_p1. For the first example of the first embodiment of the present invention:

LFP_p1=8,33 мм, SFP_p1=8,20 ммLFP_p1=8.33 mm, SFP_p1=8.20 mm

Для второго примера первого варианта осуществления настоящего изобретения:For a second example of the first embodiment of the present invention:

LFP_p1=10 мм, SFP_p1=9,87 ммLFP_p1=10 mm, SFP_p1=9.87 mm

Таким образом, коэффициент клиновидности первого участка, который является разницей между ходом опорных сторон и ходом закладных сторон, для обоих примеров составляет менее 0,15 мм.Thus, the taper coefficient of the first section, which is the difference between the stroke of the supporting sides and the stroke of the embedded sides, is less than 0.15 mm for both examples.

В рамках объема настоящего изобретения приемлемы другие значения хода закладных сторон и хода опорных сторон.Within the scope of the present invention, other values for the stroke of the embedded sides and the stroke of the supporting sides are acceptable.

Подобным образом ход LFL_b между опорными сторонами 41 охватывающей резьбы в первом участке 12 является постоянным со значением LFL_b1, и ход SFL_b между закладными сторонами 40 также является постоянным, но с другим значением SFL_b1, с тем признаком, что ход между опорными сторонами 41 больше, чем ход между закладными сторонами 40.Similarly, the stroke LFL_b between the supporting sides 41 of the female thread in the first section 12 is constant with the value LFL_b1, and the stroke SFL_b between the embedded sides 40 is also constant, but with a different value SFL_b1, with the characteristic that the stroke between the supporting sides 41 is greater than the move between the mortgaged sides is 40.

Кроме того, как показано на фиг. 2, соответствующие ходы SFL_p1 и SFL_b1 между охватываемыми 31 и охватывающими 40 закладными сторонами равны и меньше, чем соответствующие ходы LFP_p1 и LFP_b1 между охватываемыми 30 и охватывающими 41 опорными сторонами, которые сами равны.Moreover, as shown in FIG. 2, the corresponding moves SFL_p1 and SFL_b1 between the male 31 and the female 40 embedded sides are equal and less than the corresponding moves LFP_p1 and LFP_b1 between the male 30 and the female 41 support sides, which are themselves equal.

Более конкретно, LFP_b1=LFP_p1 и SFP_b1=SFP_p1.More specifically, LFP_b1=LFP_p1 and SFP_b1=SFP_p1.

Согласно фиг. 2 в неблокирующейся области 22 ход охватываемой закладной стороны SFL_p и ход охватываемой опорной стороны LFL_p равны друг другу и равны LFL_p1, а начиная с положения продольной стороны 24 блокирующейся области 10 ход охватываемой закладной стороны изменяется. Внутри второй неблокирующейся области 23 ход охватывающей закладной стороны SFL_b и ход охватывающей опорной стороны LFL_b равны друг другу и равны LFL_b1, а начиная с положения второй продольной стороны 25 блокирующейся области 10 ход охватывающей закладной стороны изменяется.According to FIG. 2 in the non-locking area 22, the stroke of the male embedded side SFL_p and the stroke of the male support side LFL_p are equal to each other and equal to LFL_p1, and starting from the position of the longitudinal side 24 of the locking area 10, the stroke of the male embedded side changes. Inside the second non-locking area 23, the stroke of the female embedded side SFL_b and the stroke of the female support side LFL_b are equal to each other and equal to LFL_b1, and starting from the position of the second longitudinal side 25 of the locking area 10, the stroke of the female embedded side changes.

Положения 24 и 25 определяются положением, в котором ходы закладной стороны меняются в соответствующих зонах резьбы. Зоны как охватываемой, так и охватывающей резьбы имеют уникальное изменение величины хода закладной стороны, в то время как ходы опорной стороны остаются постоянными по всей длине зон резьбы. Изменения являются внезапными и появляются менее чем за один виток, предпочтительно менее чем на 180°.Positions 24 and 25 are determined by the position in which the strokes of the embedded side change in the corresponding thread zones. Both the male and female thread zones have a unique variation in the amount of the embedded side stroke, while the supporting side strokes remain constant along the entire length of the thread zones. The changes are sudden and occur in less than one turn, preferably less than 180°.

В качестве альтернативы согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, как представлено на фиг. 5, зоны охватываемой и охватывающей резьбы имеют постоянные ходы закладной стороны, но уникальное изменение значения хода опорной стороны в двух разных положениях соответственно для зон охватываемой и охватывающей резьбы.Alternatively, according to a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the zones of the male and female threads have constant strokes of the embedded side, but a unique change in the value of the stroke of the supporting side in two different positions, respectively, for the zones of the male and female threads.

На фиг. 1 в неблокирующихся областях 22 и 23, существует положительный зазор между соответствующими охватываемыми и охватывающими закладными сторонами. Например, этот зазор составляетIn fig. 1 in the non-locking regions 22 and 23, there is a positive gap between the respective male and female embedded sides. For example, this gap is

- 9 044834 по меньшей мере 1 мм и, например, меньше 5 мм.- 9 044834 at least 1 mm and, for example, less than 5 mm.

Предпочтительно, чтобы середина М блокирующейся области 10 располагалась радиально в середине резьбового соединения. М идентифицируется на осевой половине длины блокирующейся областиPreferably, the center M of the locking region 10 is located radially in the center of the threaded connection. M is identified at the axial half of the length of the blocking area

10, так что диаметр делительной линии TD_avg в среднем положении блокирования М определяется следующим образом:10, so that the diameter of the dividing line TD _avg in the middle blocking position M is determined as follows:

(OD+IDmax)A2-5% WT<TD_avg< (OD+ID_max)-2+10% WT,(OD+IDmax)A2-5% WT<TD _a vg< (OD+ID _m ax)-2+10% WT,

ID_max представляет собой максимально допустимый внутренний диаметр тела трубы в соответствии с требованиями API 5СТ.ID _max is the maximum permissible internal diameter of the pipe body in accordance with the requirements of API 5CT.

В соответствии с одним примером первого варианта осуществления настоящего изобретения OD=5,5 дюйма или 139,7 мм, толщина стенки, WT=0,361 дюйма или 9,1694 мм.In accordance with one example of the first embodiment of the present invention, OD=5.5 inches or 139.7 mm, wall thickness, WT=0.361 inches or 9.1694 mm.

Максимальный предел допуска по API на наружный диаметр трубы ODmax составляет 101% от номинального наружного диаметра тела трубы, а минимальный предел допуска по API на толщину стенки WT_min составляет 87,5% от оставшейся толщины стенки тела трубы.The maximum API tolerance limit for pipe outer diameter ODmax is 101% of the nominal outside diameter of the pipe body, and the minimum API wall thickness tolerance limit WT _min is 87.5% of the remaining wall thickness of the pipe body.

IDmax=ODmax-2xWTmin=139,7x1,01-2x9,1694x0,875=125,0506.IDmax=ODmax-2xWTmin=139.7x1.01-2x9.1694x0.875=125.0506.

Для того чтобы середина М находилась в середине соединения, приемлемый диаметр делительной линии TD_avg в среднем положении блокирования М составляетIn order for the middle of M to be in the middle of the connection, the acceptable diameter of the dividing line TD _avg in the middle blocking position of M is

TD_avg=среднее(OD, ID_max)=(139,7+125,0506)/2=132,375 мм.TD _avg = average(OD, ID _max )=(139.7+125.0506)/2=132.375 mm.

Благодаря настоящему изобретению полная блокирующаяся резьба предназначена для блокирующейся области 10 даже с учетом наихудшего случая для допусков на трубы API. Предпочтительно, поскольку длина зоны полной резьбы определяется параметрами трубы и допусками на наружный диаметр, зона полной резьбы выбирается таким образом, чтобы иметь полную резьбу на длину, превышающую требуемую блокирующуюся область.With the present invention, a full locking thread is designed for the locking region 10 even taking into account worst case API pipe tolerances. Preferably, since the length of the full thread zone is determined by pipe parameters and outside diameter tolerances, the full thread zone is selected to have a full thread length greater than the required locking area.

Неполные резьбы таковы, что вершины и/или впадины зубьев зон охватываемой и охватывающей резьбы параллельны продольной оси X резьбового соединения. Это облегчает механическую обработку. Охватываемые неполные резьбы обнаружены во втором участке 15. Охватываемые неполные резьбы обнаружены во втором участке 16. Неполная резьба во вторых участках 15 и 16 улучшает эффективность натяжения соединения.Partial threads are such that the crests and/or valleys of the teeth of the male and female thread zones are parallel to the longitudinal axis X of the threaded connection. This makes machining easier. Male partial threads are found in the second portion 15. Male partial threads are found in the second portion 16. The partial threads in the second portions 15 and 16 improve the tensioning efficiency of the connection.

Зубья с минимальной шириной впадины являются неполными вблизи перехода с нерезьбовыми участками по отношению к телу трубы. Неполная резьба имеет меньшую высоту, чем обычная высота других резьб в блокирующейся области 10.Teeth with a minimum root width are incomplete near the transition with unthreaded sections in relation to the pipe body. The partial thread has a lower height than the normal height of the other threads in the locking area 10.

Среднее положение блокирования М идентифицируется на осевой половине длины блокирующейся области, так что длина Lnl от этого среднего положения блокирования до продольной стороны либо 24, либо 25 блокирующейся области 10 такова, чтоThe middle blocking position M is identified at the axial half of the length of the blocking region, such that the length Lnl from this middle blocking position to the longitudinal side of either 24 or 25 of the blocking region 10 is such that

Lnl<(OD₊2-[Dmax+2-THpitch)-(2xtan(θ)),Lnl<(OD ₊ 2-[Dmax+2-THpitch)-(2xtan(θ)),

THpitch представляет собой вертикальное расстояние от делительной линии P до вершины 34 в блокирующейся области, которое может составлять от 0,5 до 1,0 мм.THpitch is the vertical distance from the pitch line P to the vertex 34 in the blocking region, which may range from 0.5 to 1.0 mm.

В соответствии с вышеуказанным примером первого варианта осуществления настоящего изобретенияAccording to the above example of the first embodiment of the present invention

Lnl может составлять от 50 до 60 мм. Минимальный требуемый момент свинчивания может составлять от 30000 фут фунтов (40674 Н м) до 50000 фут фунтов (67790 Н м).Lnl can be from 50 to 60 mm. The minimum required make-up torque can range from 30,000 ft lb (40,674 N m) to 50,000 ft lb (67,790 N m).

Для облегчения свинчивания обработка поверхности выполняется только для охватывающего элемента, а вокруг охватываемого элемента перед свинчиванием дополнительно наносится густая трубная смазка. В качестве альтернативы как для охватываемого элемента, так и для охватывающего элемента может быть выполнена обработка поверхности. Например, обработка поверхности может представлять собой фосфатирование.To facilitate make-up, surface treatment is performed only for the female element, and a thick pipe lubricant is additionally applied around the male element before make-up. Alternatively, surface treatment can be performed on both the male element and the female element. For example, the surface treatment may be phosphating.

Claims

CLAIM

1. A threaded connection comprising a first and a second pipe component, wherein the first pipe component (5) is provided with a pipe body and a male element (1) at the distal end of the pipe body, and the second pipe component (6) is provided with another pipe body and a female member (1). 2) an element at the distal end of this pipe body such that the male element (1) contains on its outer peripheral surface at least one male thread zone (3) and ends with a male end surface (7), and the female element (2) contains on its inner peripheral surface at least one female thread zone (4) and ends with a female end surface (8), the male thread zone (3) comprises a male thread having a first portion in which the thread root width (WRp) decreases in the direction oriented from the male end surface to the pipe body of the first tubular component, and a second section adjacent to the first section, in which the width of the thread root maintains a minimum constant width value (WRp _min ), with the tooth closest to the male end surface ( 7) represents the maximum value of the root width (WRp _max ) of the male thread, and the female thread zone (4) includes a female thread having a first portion in which the root width (WRb) decreases along a direction oriented from the female end surface to the pipe body a second tubular component, and a second portion adjacent to the first portion in which the thread root width maintains a minimum constant thread width value (WRb _min ), wherein the tooth closest to the female end surface (8) represents a maximum root width value (WRb _max ) a female thread, wherein the first portions of the male thread and the female thread are partially screwed together in a self-locking arrangement to provide a locking area (10) in the threaded connection.

2. Threaded connection according to claim 1, characterized in that the blocking area is more than 60% of the total make-up length of the mating male and female threads.

3. A threaded connection according to any of the previous claims, characterized in that the locking area is located between two non-locking areas (22, 23), each non-locking area being respectively adjacent to each longitudinal side (24, 25) of the locking area.

4. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the male thread area contains one male thread made of one continuous helix in such a way that the stroke of the male embedded sides (SFL_p) changes in one position (24) on the male thread, and the female thread zone contains one female thread made of one continuous spiral in such a way that the stroke of the female embedded sides (SFL_b) changes in one position (25) on the female thread, and the corresponding changes in the strokes of the male and female parts in the embedded sides are in different positions , as a result of which a locking area is defined between these two positions, and the stroke of the male supporting sides (LFL_p) and the stroke of the female supporting sides (LFL_b) remain constant along the entire zone of the male thread and, accordingly, the zone of the female thread.

5. Threaded connection according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the male thread area contains one male thread made of one continuous helix in such a way that the stroke of the male supporting sides (LFL_p) changes in one position on the male thread, and the female thread zone contains one female thread made of one continuous helix such that the stroke of the female supporting sides (LFL_b) changes in one position on the female thread, and the corresponding changes in the strokes of the male and female parts in the supporting sides are in different positions, as a result whereby a locking area is defined between these two positions, and the stroke of the male embedded sides (SFL_p) and the stroke of the female embedded sides (SFL_b) remain constant along the entire zone of the male thread and, accordingly, the zone of the female thread.

6. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the taper coefficient in the blocking area is less than 0.15 mm.

7. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the zones (3, 4) of the male and female threads have a conical generatric line creating an angle θ, which is the cone angle, while the cone angle is the angle between the generatrix line of the male zones and the female thread and the connection axis with the connection axis (10), the taper being in the range of 1/6 to 1/18 and preferably selected in the range of 1/6 to 1/10 and even more preferably approximately 12.5%, and wherein the crests and valleys of the male and female threads in the locking area are parallel to the conical generatrix of the thread zones.

8. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the middle blocking position (M) is identified at the axial half of the length of the blocking region, as a result of which the diameter of the pitch line at the middle blocking position TD _avg can be determined as follows:

(OD+IDmax>2-5% WT<TDavg< (OD+IDmax)-2+10% WT,

OD is the nominal outside diameter of the pipe body as required by API 5CT,

WT is the nominal pipe width according to API 5CT requirements,

ID _max is the maximum permissible internal diameter of the pipe body in accordance with the requirements of API 5CT.

9. A threaded connection according to any of the previous claims, characterized in that the middle blocking position (M) is identified at the axial half of the length of the blocking region, resulting in a length Lnl from this middle blocking position to the longitudinal side of the blocking region such that

- 11 044834

Lnl<(OD^2-IDmax-2-THpitch)-(2xtan(θ)),

OD is the nominal outside diameter of the pipe body as required by API 5CT,

ID _max represents the maximum permissible internal diameter of the pipe body in accordance with API 5CT requirements,

TH _p it _c h is the vertical distance from the pitch line to the root or crest in the locking area, θ is the taper angle of the thread area.

10. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the maximum value of the root width of the male and/or female thread is set below twice the minimum value of the root width of the corresponding male or female thread WRbmax<2xWRbminAnd/or WRpmax<2xWRpm _m .

11. The threaded connection according to any of the previous claims, characterized in that the root of the female thread that is closest to the pipe body of the second tubular component has the same root width as the root of the male thread that is closest to the pipe body of the first tubular component component (WRb _min =WRp _min ).

12. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the corresponding teeth of the male thread and the female thread, respectively, near the pipe body have incomplete thread height and/or disappearing thread teeth.

13. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the female thread starts from the female end surface (8), and the male thread starts from the male end surface (7).

14. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the teeth of the zones (3, 4) of the male and female threads have a dovetail profile, and α and β represent the angles of the supporting and, accordingly, embedded side perpendicular to the axis of the connection, and α and β are less than 5°.

15. A threaded connection according to any of the previous claims, characterized in that both the crests of the teeth of the male threads and the crests of the teeth of the female threads engage with corresponding recesses in the locking region, so that the engagement of diameters when engaging the recess/apex can be a multiple of 0, 0020-0.0030 nominal outer diameter of the pipe body.

16. A threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that it does not contain any distal abutment surface, and the free end of the male element is located at a distance from the female element, and accordingly the free end of the female element is located at a distance from the male element.

17. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that both the male and the female element do not contain any additional sealing surfaces in addition to the locking area.

18. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the threaded connection is semi-equal, and the first and second pipe components are made of one piece, and each of the first and second pipe components contains a male element and a female element.

19. Threaded connection according to any of the previous paragraphs, characterized in that the zone of the male thread and the zone of the female thread are single-start threads.