RU160886U1

RU160886U1 - HIGH-SEALED THREADED JOINT OF ELECTRIC WELDED CASING OIL PIPES

Info

Publication number: RU160886U1
Application number: RU2015136015/03U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Донской; Владимир Михайлович Петров; Вячеслав Федорович Кочетков; Михаил Алексеевич Финагин; Владимир Константинович Кузин; Зинаида Ивановна Косцова
Original assignee: Акционерное общество "Выксунский металлургический завод"
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2016-04-10

Abstract

Высокогерметичное резьбовое соединение электросварных обсадных нефтегазопромысловых труб, содержащее охватываемую (ниппель) и охватывающую (муфта) детали, имеющие общий контур сопряжения в виде усеченного конуса, на котором выполнена резьба трапецеидального профиля, за меньшим основанием усеченного конуса на ниппеле расположен переходный участок от резьбы к радиальному уплотнению, само радиальное уплотнение, а также и торцевой упор, отличающееся тем, что переходный участок от резьбы ниппеля к его радиальному уплотнению имеет цилиндрическую форму, а величина угла упорного торца ниппеля и упорного уступа муфты относительно перпендикуляра к оси резьбы составляет 5,0°-7,5°.A highly tight threaded joint of electric-welded casing oil and gas field pipes containing male (nipple) and female (coupling) parts having a common mating contour in the form of a truncated cone on which a trapezoidal profile thread is made, behind the smaller base of the truncated cone on the nipple there is a transition section from the thread to the radial the seal, the radial seal itself, as well as the end stop, characterized in that the transition section from the thread of the nipple to its radial seal has a cylinder the shape, and the angle of the thrust end of the nipple and the thrust step of the coupling relative to the perpendicular to the axis of the thread is 5.0 ° -7.5 °.

Description

Настоящая полезная модель относится к резьбовому соединению электросварных обсадных труб, которое используется для соединения между собой труб и внутрискважинного оборудования при строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин.This utility model relates to a threaded connection of electric-welded casing pipes, which is used to connect pipes and downhole equipment to each other during the construction and operation of oil and gas vertical, directional and horizontal wells.

Из уровня техники известно резьбовое соединение труб, содержащее ниппель и муфту, соединяемые друг с другом резьбой трапецеидального профиля (патент RU 2541364 C1, 10.02.2015). На конце ниппеля рядом с резьбой расположена его передняя часть с радиальным уплотнением, и упорным участком на торце ниппеля. Муфта имеет внутреннюю резьбу, периферийную поверхность радиального уплотнения, а также упорный участок. Герметичность собранного резьбового соединения данной конструкции обеспечивается за счет натяга радиального уплотнения ниппеля, имеющего тороидальную поверхность, с ответной конической периферийной поверхностью муфты.It is known from the prior art that a threaded pipe connection comprising a nipple and a sleeve connected to each other by a trapezoidal profile thread (patent RU 2541364 C1, 02/10/2015). At the end of the nipple, next to the thread, is its front part with a radial seal, and a thrust portion at the end of the nipple. The coupling has an internal thread, a peripheral surface of the radial seal, as well as a thrust portion. The tightness of the assembled threaded connection of this design is ensured by tightening the radial seal of the nipple having a toroidal surface with a mating conical peripheral surface of the coupling.

Тороидальное радиальное уплотнение начинается сразу после резьбы ниппеля, в самом утолщенном месте его передней части. Форма радиального уплотнения и место его расположения увеличивают жесткость и снижают его податливость. За счет этого происходит повышенное влияние резьбы на величины натягов и давлений в радиальном уплотнении при сборке. Для снижения этого влияния, угол торцевого упора относительно перпендикуляра к оси резьбы увеличен до 16°-18°. Это вызывает значительное повышение контактных давлений в торцевом упоре после сборки, что резко снижает допустимое количество циклов свинчивания и развинчивания резьбового соединения в процессе эксплуатации.The toroidal radial seal begins immediately after the thread of the nipple, in the most thickened place of its front part. The shape of the radial seal and its location increase rigidity and reduce its ductility. Due to this, there is an increased effect of the thread on the values of interference and pressure in the radial seal during assembly. To reduce this effect, the angle of the end stop relative to the perpendicular to the axis of the thread is increased to 16 ° -18 °. This causes a significant increase in contact pressure in the end stop after assembly, which drastically reduces the allowable number of screwing and unscrewing cycles of a threaded joint during operation.

Для увеличения допустимых сжимающих нагрузок резьбового соединения необходимо уменьшать угол его торцевого упора. Однако в этой конструкции это невозможно сделать, так как при этом теряется герметичность резьбового соединения.To increase the permissible compressive loads of the threaded connection, it is necessary to reduce the angle of its end stop. However, in this design it is impossible to do this, since in this case the tightness of the threaded connection is lost.

Изготовление тороидального профиля радиального уплотнения ниппеля данной конструкции возможно только на специальном высокоточном технологическом оборудовании. При этом любое, даже самое незначительное повреждение этого уплотнения, полученное в процессе сборки или дальнейшей эксплуатации, неизбежно приводит к его забраковке, так как его невозможно отремонтировать в условиях потребителей труб.The manufacture of the toroidal profile of the radial seal of the nipple of this design is possible only on special high-precision technological equipment. Moreover, any, even the most insignificant damage to this seal, received during assembly or further operation, inevitably leads to its rejection, since it cannot be repaired in the conditions of pipe consumers.

Из уровня техники известно также резьбовое соединение обсадных труб, содержащее охватываемую (ниппель) и охватывающую (муфта) детали, имеющие на этих деталях резьбы трапецеидального профиля, а также герметизирующий узел с уплотнительными радиальными и торцевыми коническими поверхностями. Между резьбой ниппеля и его радиальным уплотнением расположен конический переходный участок (ГОСТ 632-80, ГОСТ P 53365-2009).A threaded connection of casing pipes is also known from the prior art, comprising male (nipple) and female (coupling) parts having trapezoidal threads on these parts, as well as a sealing assembly with radial and end conical sealing surfaces. Between the thread of the nipple and its radial seal is a conical transition section (GOST 632-80, GOST P 53365-2009).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является указанное техническое решение, которое принято в качестве прототипа заявленной полезной модели.The closest set of essential features is the specified technical solution, which is adopted as a prototype of the claimed utility model.

Основным недостатком конструкции прототипа является его недостаточная герметичность в современных скважинах, в которых на обсадные трубы действуют значительные осевые силы, изгибающие моменты и внутренние давления. В таких условиях эксплуатации происходит рассогласование и нарушение контакта герметизирующих поверхностей, сопровождающее изменением деформаций и контактных давлений в элементах узла герметичности.The main disadvantage of the prototype design is its lack of tightness in modern wells, in which significant axial forces, bending moments and internal pressures act on the casing. Under such operating conditions, there is a mismatch and violation of the contact of the sealing surfaces, accompanied by a change in deformations and contact pressures in the elements of the tightness assembly.

Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по созданию такой конструкции резьбового соединения, которая обеспечивает повышенную стабильную герметичность при эксплуатации труб в скважинах различного профиля и назначения.This utility model is aimed at solving the technical problem of creating such a threaded joint design that provides increased stable tightness during operation of pipes in wells of various profiles and purposes.

В заявленной полезной модели поставленная техническая задача решается повышением однородности распределения контактных давлений по радиальному уплотнению и торцевому упору за счет увеличения податливости переходного участка ниппеля от резьбы к его радиальному уплотнению, а также поджатием и дополнительным центрированием радиального уплотнения ниппеля относительно радиального уплотнения муфты при сборке резьбового соединения.In the claimed utility model, the stated technical problem is solved by increasing the uniformity of the distribution of contact pressures along the radial seal and the end stop by increasing the flexibility of the transition section of the nipple from the thread to its radial seal, as well as by compressing and additionally centering the radial seal of the nipple relative to the radial seal of the coupling when assembling the threaded joint .

Это достигается тем, что в высокогерметичном резьбовом соединении электросварных обсадных нефтегазопромысловых труб, содержащем охватываемую (ниппель) и охватывающую (муфта) детали, имеющих общий контур сопряжения в виде усеченного конуса, на котором выполнена резьба трапецеидального профиля, за меньшим основанием усеченного конуса на ниппеле расположен переходный участок от резьбы к радиальному уплотнению, само радиальное уплотнение, а также и торцевой упор, при этом переходный участок от резьбы ниппеля к его радиальному уплотнению имеет цилиндрическую форму, а величина угла упорного торца ниппеля и упорного уступа муфты относительно перпендикуляра к оси резьбы составляет 5,0°-7,5°.This is achieved by the fact that in a high-tight threaded connection of electric-welded casing oil and gas field pipes containing male (nipple) and female (coupling) parts having a common mating contour in the form of a truncated cone, on which a trapezoidal profile thread is made, behind a smaller base of the truncated cone on the nipple is located the transition section from the thread to the radial seal, the radial seal itself, as well as the end stop, while the transition section from the thread of the nipple to its radial seal s an a cylindrical shape, and the magnitude of the thrust angle of the end face of the pin and the stop shoulder sleeve relative to the perpendicular to the thread axis is 5,0 ° -7,5 °.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, на которых показано:The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, which show:

- на фиг. 1 изображена известная конструкция резьбового соединения;- in FIG. 1 shows a known construction of a threaded connection;

- на фиг. 2 в увеличенном масштабе показано контактирование рабочих поверхностей радиального уплотнения и торцевого упора ниппеля и муфты после сборки;- in FIG. 2 shows on an enlarged scale the contacting of the working surfaces of the radial seal and the end stop of the nipple and coupling after assembly;

- на фиг. 3 приведена конструкция радиального уплотнения ниппеля и муфты, а также упорный торец ниппеля и упорный уступ муфты по заявленной полезной модели.- in FIG. 3 shows the design of the radial seal of the nipple and the coupling, as well as the thrust end of the nipple and the thrust shoulder of the coupling according to the claimed utility model.

Составляющие элементы заявленной полезной модели имеют основные узлы, сходные с известной конструкцией, показанной на фиг. 1. Такое резьбовое соединение содержит ниппель 1 и муфту 5 с конической резьбой трапецеидального профиля на ниппеле 2 и муфте 6. Узел герметичности состоит из конического радиального уплотнения 8 и торцевого упора 4. Между резьбой ниппеля и его радиальным уплотнением имеется конический переходный участок 3, а схождение радиального уплотнения к сбегу резьбы муфты происходит по фаске 7. При этом резьба, радиальное уплотнение ниппеля и муфты и переходный участок ниппеля имеют одинаковую конусность, а упорный торец ниппеля и упорный уступ муфты перпендикулярны к оси резьбы.The constituent elements of the claimed utility model have basic assemblies similar to the known construction shown in FIG. 1. Such a threaded connection contains a nipple 1 and a sleeve 5 with a tapered thread of a trapezoidal profile on the nipple 2 and the sleeve 6. The tightness assembly consists of a tapered radial seal 8 and an end stop 4. There is a tapered transition section 3 between the thread of the nipple and its radial seal, and the radial seal converges to the run of the coupling thread along chamfer 7. In this case, the thread, radial seal of the nipple and the coupling and the transition section of the nipple have the same taper, and the thrust end of the nipple and the thrust shoulder of the coupling perpendicular to the axis of the thread.

При сборке резьбового соединения вначале контактируют друг с другом витки резьбы ниппеля и муфты с заданным натягом. За счет радиальной деформации резьбы ниппеля и жесткого переходного участка появляются также радиальные перемещения и поворот носика ниппеля. В процессе дальнейшей сборки резьбового соединения на носик ниппеля со стороны муфты начинают действовать радиальные сжимающие контактные давления. При этом правый конец носика ниппеля ничем не ограничен и может свободно деформироваться в радиальном направлении, в то время как деформациям его левого конца препятствует переходный участок ниппеля. За счет этого радиальные деформации левого конца всегда меньше, чем правого и происходит изгиб и поворот носика. Такой поворот приводит также к изменению угла упорного торца ниппеля относительно перпендикуляра к оси резьбы. Все это вызывает не параллельность, рассогласование контактирующих поверхностей и приводит к их угловому контактированию, как в радиальном уплотнении, так и в торцевом упоре. В результате этого, после окончания сборки резьбового соединения по внутреннему диаметру упорного торца ниппеля и упорного уступа муфты остается зазор (фиг. 2).When assembling a threaded connection, the threads of the nipple and the coupling with the specified interference are first contacted with each other. Due to the radial deformation of the thread of the nipple and the rigid transition section, radial movements and rotation of the nipple nose also appear. In the process of further assembly of the threaded connection, radial compressive contact pressures begin to act on the nipple nose from the sleeve side. In this case, the right end of the nipple nose is not limited by anything and can freely deform in the radial direction, while the transition section of the nipple prevents the deformations of its left end. Due to this, the radial deformations of the left end are always less than the right and the nose bends and rotates. This rotation also leads to a change in the angle of the thrust end of the nipple relative to the perpendicular to the axis of the thread. All this causes non-parallelism, the mismatch of the contacting surfaces and leads to their angular contact, both in the radial seal and in the end stop. As a result of this, after completion of the assembly of the threaded connection along the inner diameter of the thrust end of the nipple and the thrust shoulder of the coupling, a gap remains (Fig. 2).

В конструкции прототипа допускается наличие такого зазора после сборки. Так, например, по ГОСТ P 53365-2009 «Сопряжение упорных поверхностей трубы и муфты при механическом свинчивании проверяют пластинчатым щупом толщиной 0,1 мм. Щуп не должен проходить между упорными поверхностями по всему периметру стыка». По ГОСТ 632-80 щуп «толщиной 1 мм (для труб исполнения Б) не должен проходить по всему периметру стыка».In the design of the prototype, the presence of such a gap after assembly is allowed. So, for example, according to GOST P 53365-2009 “The coupling of the thrust surfaces of the pipe and coupling during mechanical make-up is checked with a 0.1 mm thick feeler gauge. The probe should not pass between the thrust surfaces around the entire perimeter of the joint. " According to GOST 632-80, the probe “1 mm thick (for pipes of execution B) must not pass along the entire perimeter of the joint”.

Для снижения как величины, так и неравномерности распределения контактных давлений в конических соединениях с гарантированным натягом, необходимо уменьшать не параллельность и не соосность контактирующих поверхностей (Гречищев Е.С.Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление - М.: Машиностроение, 1981, 247 с.).To reduce both the magnitude and the uneven distribution of contact pressures in conical joints with a guaranteed interference fit, it is necessary to reduce the non-parallelism and non-alignment of the contacting surfaces (E. Grechishchev, Compression fit: Calculations, design, manufacturing - M .: Mechanical Engineering, 1981, 247 p.).

В известной конструкции резьбового соединения переходный участок ниппеля имеет коническую форму с минимальной толщиной в сечении А-А (фиг. 2). На всей длине переходного участка (А-Б) его толщина больше минимального значения, что вызывает увеличение жесткости и снижение податливости всего переходного участка. Жесткий переходный участок не компенсирует различные технологические погрешности изготовления резьбы и появившиеся при сборке натяги ее витков, а непосредственно передает их на носик ниппеля. Все это вызывает не параллельность и угловое контактирование поверхностей радиального уплотнения ниппеля и торцевого упора в процессе свинчивания.In the known design of the threaded connection, the transition section of the nipple has a conical shape with a minimum thickness in section AA (Fig. 2). Over the entire length of the transition section (AB), its thickness is greater than the minimum value, which causes an increase in stiffness and a decrease in compliance of the entire transition section. The hard transition section does not compensate for various technological errors in the manufacture of the thread and the tightness of its turns that appeared during assembly, but directly transfers them to the nipple nose. All this causes non-parallelism and angular contact of the surfaces of the radial seal of the nipple and the end stop in the make-up process.

При этом за счет краевых эффектов, в местах углового контакта поверхностей появляются зоны повышенных, пиковых давлений, которые увеличивают риски появления локальных износов, задиров и схватываний уже при первоначальном свинчивании резьбового соединения.At the same time, due to edge effects, in areas of angular contact of surfaces, zones of increased, peak pressures appear, which increase the risks of local wear, scuffing and setting even at the initial screwing of the threaded joint.

В процессе эксплуатации труб, за счет действующих на них внутренних и наружных давлений, а также внешних нагрузок происходит дальнейшее распространение очагов первоначальных локальных повреждений контактирующих поверхностей радиального уплотнения и торцевого упора, полученных при сборке.During the operation of the pipes, due to the internal and external pressures acting on them, as well as external loads, the centers of initial local damage to the contacting surfaces of the radial seal and the end stop obtained during assembly continue to spread.

Особенно опасными такие явления становятся для труб, работающих в промысловых средах, с повышенным содержанием в них углекислого газа и сероводорода, которые вызывают различные интенсивные коррозионные процессы, а также приводят к коррозионному растрескиванию под напряжением металла труб. В настоящее время такие условия отмечаются практически на всех нефтегазопромысловых месторождениях, находящихся на поздних стадиях их разработки. Одним из самых эффективных методов повышения коррозионной стойкости нефтегазопромысловых труб в таких средах является снижение, как общего, так и локального напряженного состояния поверхностей металла труб. (Гафаров Н.А. и др. Коррозия и защита оборудования сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений - М.: Недра, 1998, 437 с.).Such phenomena become especially dangerous for pipes operating in industrial environments with a high content of carbon dioxide and hydrogen sulfide, which cause various intense corrosion processes, as well as lead to stress corrosion cracking of the pipe metal. Currently, such conditions are observed in almost all oil and gas fields located in the late stages of their development. One of the most effective methods to increase the corrosion resistance of oil and gas field pipes in such environments is to reduce both the general and local stress state of the pipe metal surfaces. (Gafarov N.A. et al. Corrosion and protection of equipment for hydrogen sulfide-containing oil and gas fields - M .: Nedra, 1998, 437 pp.).

Повышенная жесткость переходного участка ниппеля увеличивает влияние натягов резьбы на радиальное уплотнение и контактные давления на нем, ограничивает его деформации при сборке, значительно ограничивает возможность "отслеживания" кривизны скважины. Для снижения величины контактных давлений необходимо увеличивать податливость переходного участка. Это можно сделать только за счет уменьшения его толщины. В то же время, прочность всего переходного участка ниппеля определяется толщиной его минимального сечения А-А (фиг. 2), дальнейшее уменьшение которой может привести к потере прочности всего переходного участка.The increased rigidity of the transitional section of the nipple increases the influence of thread interference on the radial seal and contact pressure on it, limits its deformation during assembly, significantly limits the ability to "track" the curvature of the well. To reduce the magnitude of contact pressures, it is necessary to increase the compliance of the transition section. This can only be done by reducing its thickness. At the same time, the strength of the entire transitional section of the nipple is determined by the thickness of its minimum section AA (Fig. 2), a further decrease in which can lead to a loss of strength of the entire transitional section.

В связи с этим, в заявленной полезной модели наружная поверхность переходного участка от радиального уплотнения ниппеля к его резьбе имеет цилиндрическую форму (фиг. 3). Это не приводит к уменьшению прочности переходного участка, т.к. не изменяется его минимальная толщина (А-А), но при этом снижается жесткость и увеличивается радиальная податливость всего переходного участка. Кроме того, эти показатели становятся постоянными по всей длине переходного участка, в отличие от конструкции прототипа резьбового соединения. Это позволяет всей длине переходного участка ниппеля при сборке резьбового соединения участвовать в компенсации радиальных деформаций и углов поворота радиального уплотнения. Уменьшение максимальной толщины переходного участка (сечение Б-Б) ограничивает также влияние натяга по виткам резьбы на деформации и контактные давления в радиальном уплотнении.In this regard, in the claimed utility model, the outer surface of the transition section from the radial seal of the nipple to its thread has a cylindrical shape (Fig. 3). This does not lead to a decrease in the strength of the transition section, because its minimum thickness (A-A) does not change, but stiffness decreases and the radial compliance of the entire transition section increases. In addition, these indicators become constant along the entire length of the transition section, in contrast to the design of the prototype threaded connection. This allows the entire length of the transition section of the nipple when assembling the threaded connection to participate in the compensation of radial deformations and angles of rotation of the radial seal. Reducing the maximum thickness of the transition section (section BB) also limits the effect of interference on the threads on the deformation and contact pressure in the radial seal.

Для снижения углов поворота носика ниппеля и устранения углового контактирования рабочих поверхностей упорного торца при сборке, в заявленной полезной модели изменяются углы упорного торца ниппеля и упорного уступа муфты В относительно перпендикуляра к оси резьбы (фиг. 3). Значение угла β выбрано с учетом минимизации напряженного состояния переходного участка ниппеля. После сборки резьбового соединения на ниппель со стороны упорного уступа муфты действуют контактные давления. Для снижения напряженного состояния переходного участка ниппеля, равнодействующая сила Q от этих давлений должна находиться внутри переходного участка и не выходить за пределы сечения Б-Б (фиг. 3). В том случае, если направление действия силы Q будет выходить за пределы этого сечения, от этой силы появится дополнительный изгибающий момент, который увеличит напряженное состояние переходного участка.To reduce the angle of rotation of the nozzle of the nipple and eliminate angular contact of the working surfaces of the thrust end during assembly, in the claimed utility model, the angles of the thrust end of the nipple and the thrust ledge of the sleeve B relative to the perpendicular to the axis of the thread are changed (Fig. 3). The value of the angle β is selected taking into account the minimization of the stress state of the transition section of the nipple. After assembling the threaded connection, the contact pressure acts on the nipple from the persistent shoulder of the coupling. To reduce the stress state of the transition section of the nipple, the resultant force Q from these pressures should be inside the transition section and not go beyond the cross section BB (Fig. 3). In the event that the direction of action of the force Q extends beyond this section, an additional bending moment will appear from this force, which will increase the stress state of the transition section.

Предельное значение угла β, при котором результирующая сила контактных давлений Q не будет выходить за пределы сечения Б-Б, определяется выражением:The limit value of the angle β, at which the resulting contact pressure force Q will not go beyond the section BB, is determined by the expression:

tgβ=(h_Б-h/2)/Stgβ = (h _B -h / 2) / S

Здесь: h_Б - толщина переходного участка;Here: h _B is the thickness of the transition section;

h - толщина носика ниппеля в плоскости торца трубы;h is the thickness of the nipple nose in the plane of the pipe end;

S - общая длина переходного участка и радиального уплотнения ниппеля.S is the total length of the transition section and the radial seal of the nipple.

Электросварные обсадные трубы с уплотнением типа «металл-металл» изготавливаются диаметрами 114-324 мм и толщинами стенок до 11 мм. Проведенный дополнительный анализ показал, что для обсадных труб таких типоразмеров предельные значения угла В составляют 5,0°-7,5°.Electric-welded casing with metal-to-metal seals are made with diameters of 114-324 mm and wall thicknesses up to 11 mm. An additional analysis showed that for casing of such sizes, the limit values of the angle B are 5.0 ° -7.5 °.

Сборка резьбовых соединений всегда производится с использованием специальных резьбоуплотнительных смазок (Резьбовые соединения «Премиум», Технический справочник, ТМК, 2013, 176 с.). Такие смазки содержат в своем составе порошки различных мягких металлов, специальные сорта графита, фторопласта, а также пакет противозадирных, адгезионных и антикоррозийных присадок. Коэффициент трения скольжения «сталь - по стали» в условиях смазки составляет 0,05-0,10 (Справочник конструктора-машиностроителя, под ред. Анурьева В.И., М., Машиностроение, т. 1, 728 с.). Для специальных резьбоуплотнительных смазок можно принять коэффициент трения равным 0,05, что соответствует углу трения 2,8°. Указанное выше минимальное значение угла β, равное 5,0° превышает полученный угол трения. Это гарантирует свободное взаимное скольжение рабочих поверхностей торцевого упора ниппеля и муфты друг относительно друга при сборке и обеспечивает отсутствие задиров и схватываний на них.The assembly of threaded joints is always carried out using special thread-sealing greases (Threaded connections “Premium”, Technical Reference, TMK, 2013, 176 pp.). Such lubricants contain powders of various soft metals, special grades of graphite, fluorine plastic, as well as a package of extreme pressure, adhesive and anti-corrosion additives. The sliding coefficient of friction "steel - on steel" under lubrication conditions is 0.05-0.10 (Handbook of a mechanical engineer, edited by V. Anuriev, M., Mechanical Engineering, vol. 1, 728 pp.). For special thread sealing lubricants, a friction coefficient of 0.05 can be taken, which corresponds to a friction angle of 2.8 °. The minimum angle β indicated above equal to 5.0 ° exceeds the obtained friction angle. This ensures free mutual sliding of the working surfaces of the end stop of the nipple and the coupling relative to each other during assembly and ensures the absence of burrs and grips on them.

Конструкция резьбового соединения по заявленной полезной модели, в которой упорный уступ муфты и упорный торец ниппеля отклонены на угол β относительно перпендикуляра к оси резьбы имеет дополнительные преимущества перед известным техническим решением. За счет этого конический торцевой упор при сборке центрирует радиальное уплотнение ниппеля относительно муфты, что снижает влияние различных погрешностей их изготовления и выравнивает распределение контактных давлений как по длине, так и по периметру радиального уплотнения.The threaded joint design according to the claimed utility model, in which the thrust collar of the coupling and the thrust end of the nipple are angled β relative to the perpendicular to the axis of the thread, has additional advantages over the known technical solution. Due to this, the conical end stop during assembly centers the radial seal of the nipple relative to the coupling, which reduces the influence of various errors in their manufacture and evens out the distribution of contact pressures both along the length and around the perimeter of the radial seal.

Кроме того, при отклонении равнодействующей силы контактных давлений торцевого упора Q на угол β относительно перпендикуляра к оси резьбы, появляется радиальная составляющая этой силы Q1. Для наглядности, сила Q1 на фиг. 3 смещена вверх по линии ее действия. Составляющая Q1 прижимает контактирующие поверхности радиального уплотнения друг к другу, уменьшает угол поворота носика ниппеля, способствует устранению зазора и равномерному распределению контактных давлений по торцевому упору после сборки резьбового соединения. При этом увеличивается площадь контактирования поверхностей радиального уплотнения и торцевого упора, что повышает однородность распределения контактных давлений на них, герметичность и стабильность работы в сложных условиях эксплуатации.In addition, when the resultant force of the contact pressure of the end stop Q deviates by an angle β relative to the perpendicular to the axis of the thread, a radial component of this force Q1 appears. For clarity, the force Q1 in FIG. 3 is shifted upwards along the line of its action. Component Q1 presses the contacting surfaces of the radial seal against each other, reduces the angle of rotation of the nipple nose, helps to eliminate the gap and even distribution of contact pressure across the end stop after assembling the threaded connection. At the same time, the contact area of the surfaces of the radial seal and the end stop increases, which increases the uniformity of the distribution of contact pressures on them, the tightness and stability under difficult operating conditions.

Пример осуществление полезной модели.An example implementation of a utility model.

Высокогерметичное резьбовое соединение электросварных обсадных нефтегазопромысловых труб, содержащее охватываемую (ниппель) и охватывающую (муфта) детали, имеющих общий контур сопряжения в виде усеченного конуса, на котором выполнена резьба трапецеидального профиля, за меньшим основанием усеченного конуса на ниппеле расположен переходный участок от резьбы к радиальному уплотнению, само радиальное уплотнение, а также и торцевой упор.A highly tight threaded connection of electric-welded casing oil and gas field pipes containing male (nipple) and female (coupling) parts having a common mating contour in the form of a truncated cone, on which a trapezoidal profile thread is made, behind the smaller base of the truncated cone on the nipple there is a transition section from the thread to the radial the seal, the radial seal itself, as well as the end stop.

Условный наружный диаметр электросварной обсадной трубы равен 178 мм, толщина стенки трубы - 10,7 мм, конусность резьбы и радиального уплотнения составляет 1:16, толщина носика ниппеля в плоскости торца трубы и толщина переходного участка от резьбы ниппеля к радиальному уплотнению соответственно равны 6,3 мм и 6,0 мм, а суммарная длина переходного участка и радиального уплотнения ниппеля составляет 29 мм.The nominal outer diameter of the electric-welded casing pipe is 178 mm, the pipe wall thickness is 10.7 mm, the taper of the thread and the radial seal is 1:16, the thickness of the nipple nose in the plane of the pipe end face and the thickness of the transition section from the nipple thread to the radial seal are 6, 3 mm and 6.0 mm, and the total length of the transition section and the radial seal of the nipple is 29 mm.

Резьбовое соединение по заявленной полезной модели имеет наружный диаметр переходного участка ниппеля цилиндрической формы равный 168,4 мм, а углы упорного торца ниппеля и упорного уступа муфты относительно перпендикуляра к оси резьбы равны 5,6°.The threaded connection according to the claimed utility model has an outer diameter of the transition section of the nipple of cylindrical shape equal to 168.4 mm, and the angles of the thrust end of the nipple and the thrust shoulder of the coupling relative to the perpendicular to the thread axis are 5.6 °.

В заявленной конструкции резьбового соединения значительно снижаются значения пиковых контактных давлений, стабилизируются процессы трения, уменьшаются риски появления различных повреждений поверхностей радиального уплотнения и торцевого упора при сборке. Все это позволяет повысить герметичность и надежность работы резьбового соединения при действии на него дополнительных изгибающих моментов, растягивающих или сжимающих сил, а также внутренних и наружных давлений в процессе эксплуатации электросварных обсадных трубных колонн в скважинах различного назначения.In the claimed design of the threaded connection, the values of peak contact pressures are significantly reduced, the friction processes are stabilized, and the risks of various damage to the surfaces of the radial seal and the end stop during assembly are reduced. All this allows to increase the tightness and reliability of the threaded connection under the action of additional bending moments, tensile or compressive forces, as well as internal and external pressures during operation of electric-welded casing pipes in wells for various purposes.

Claims

A highly tight threaded joint of electric-welded casing oil and gas field pipes containing male (nipple) and female (coupling) parts having a common mating contour in the form of a truncated cone on which a trapezoidal profile thread is made, behind the smaller base of the truncated cone on the nipple there is a transition section from the thread to the radial the seal, the radial seal itself, as well as the end stop, characterized in that the transition section from the thread of the nipple to its radial seal has a cylinder the shape, and the angle of the thrust end of the nipple and the thrust step of the coupling relative to the perpendicular to the axis of the thread is 5.0 ° -7.5 °.