RU169118U1 - Резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой - Google Patents

Abstract

Настоящая полезная модель относится к резьбовому соединению для труб. Резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой содержит выполненный на ниппеле резьбовой участок с конической резьбой, переходящий в уплотнительный участок с выпуклой тороидальной поверхностью, выполненной со стороны его торца, при этом на внутренней поверхности концевого участка муфты выполнена со стороны ее торца коническая резьба, переходящая в конический уплотнительный участок с кольцевым уступом на конце с возможностью образования герметичного соединения между конической и тороидальной поверхностями при резьбовом соединении концевых участков ниппеля и муфты, причем между тороидальным и резьбовым участками ниппеля на наружной поверхности выполнен переходной участок в виде вогнутой тороидальной поверхности, причем радиус кривизны образующей вогнутой тороидальной поверхности составляет от 0,7 до 1,0 от радиуса кривизны образующей выпуклой тороидальной поверхности, длина вдоль оси ниппеля участка с выпуклой тороидальной поверхностью составляет от 0,4 до 0,6 от длины полнопрофильного резьбового участка ниппеля с конической резьбой, при этом кольцевой уступ на поверхности муфты и торец ниппеля образованы конусными сопряженными при соединении ниппеля и муфты поверхностями. В результате достигается возможность обеспечить герметичность резьбового соединения при комбинированных нагрузках на соединенных посредством резьбового соединения трубах с использованием муфт.

Description

Настоящая полезная модель относится к резьбовому соединению для труб и, в частности, к резьбовому соединению для соединения стальных труб, которые используются на нефтяных или газовых скважинах, например обсадных или насосно-компрессорных труб, соединенных между собой с использованием муфт.

При соединении труб в нефтяной и газовой промышленности широкое применение нашли соединения муфтового типа, в которых соединяются концевой участок трубы с наружной резьбой (далее ниппель), с внутренней резьбой, выполненной на концевых участках муфты (далее муфта). Ниппель, как правило, содержит коническую резьбу и участок уплотнения. Муфта соединяет ниппели друг с другом.

Известно резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой, содержащее выполненный на ниппеле резьбовой участок с конической резьбой, переходящий в уплотнительный участок с конической поверхностью, выполненной со стороны его торца, при этом на внутренней поверхности концевого участка муфты выполнена со стороны ее торца коническая резьба, переходящая в конический уплотнительный участок с кольцевым уступом на конце с возможностью образования герметичного соединения между конической и тороидальной поверхностями при резьбовом соединении концевых участков ниппеля и муфты (см. авторское свидетельство SU №1663174, кл. F16L15/00, 15.07.1991).

Однако данное резьбовое соединение не обеспечивает требуемый уровень герметичности соединения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой, содержащее выполненный на ниппеле резьбовой участок с конической резьбой, переходящий в уплотнительный участок с выпуклой тороидальной поверхностью, выполненной со стороны его торца, при этом на внутренней поверхности концевого участка муфты выполнена со стороны ее торца коническая резьба, переходящая в конический уплотнительный участок с кольцевым уступом на конце с возможностью образования герметичного соединения между конической и тороидальной поверхностями при резьбовом соединении концевых участков ниппеля и муфты (см. опубликованную заявку US №2008/0191479, кл. F16L15/04, 14.08.2008).

Однако данное резьбовое соединение не обеспечивает требуемую надежность соединения резьбового соединения при увеличении крутящего момента при свинчивании труб и комбинированных нагрузках, включающих растяжение, сжатие, температурное воздействие и изгибающие моменты.

Технической проблемой изобретения является повышение надежности резьбового соединения труб с использованием муфт.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность обеспечить герметичность резьбового соединения при комбинированных нагрузках на соединенных посредством резьбового соединения трубах с использованием муфт.

Указанная проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой содержит выполненный на ниппеле резьбовой участок с конической резьбой, переходящий в уплотнительный участок с выпуклой тороидальной поверхностью, выполненной со стороны его торца, при этом на внутренней поверхности концевого участка муфты выполнена со стороны ее торца коническая резьба, переходящая в конический уплотнительный участок с кольцевым уступом на конце с возможностью образования герметичного соединения между конической и тороидальной поверхностями при резьбовом соединении концевых участков ниппеля и муфты, причем между тороидальным и резьбовым участком ниппеля на наружной поверхности выполнен переходной участок в виде вогнутой тороидальной поверхности, причем радиус кривизны образующей вогнутой тороидальной поверхности составляет от 0,7 до 1,0 от радиуса кривизны образующей выпуклой тороидальной поверхности, длина вдоль оси ниппеля участка с выпуклой тороидальной поверхностью составляет от 0,4 до 0,6 от длины полнопрофильного резьбового участка ниппеля с конической резьбой, при этом кольцевой уступ на поверхности муфты и торец ниппеля образованы конусными сопряженными при соединении ниппеля и муфты поверхностями.

В ходе проведенного исследования была выявлена возможность при выполнении резьбового соединения, как описано выше, значительно увеличить крутящие моменты свинчивания, несущую способность резьбового соединения и повысить надёжность во время эксплуатации при совокупном воздействии комбинированных нагрузок в виде растяжения, сжатия и внутреннего гидравлического давления, температурного воздействия и изгибающих моментов в интервале набора кривизны собранной колонны труб, например обсадной колонны, что позволяет осуществить строительство скважин с бурением на обсадной колонне и при этом внедрить технологию цементирования с одновременным вращением обсадной колонны.

На фиг.1 представлен продольный разрез концевого участка трубы с наружной конической резьбой.

На фиг.2 представлена увеличенно выпуклая тороидальная поверхность уплотнительного участка.

На фиг.3 представлен продольный разрез концевого участка муфты с внутренней конической резьбой.

На фиг.4 представлена увеличенно коническая поверхность уплотнительного участка муфты.

Резьбовое соединение ниппеля трубы 1 с охватывающей его муфтой 2 содержит выполненный на ниппеле резьбовой участок 3 с конической резьбой, переходящий в уплотнительный участок 4 с выпуклой тороидальной поверхностью, выполненной со стороны торца ниппеля трубы 1.

На внутренней поверхности концевого участка муфты 2 выполнена со стороны ее торца коническая резьба 5, переходящая в конический уплотнительный участок 6 с кольцевым уступом 7 на конце с возможностью образования герметичного соединения между конической и тороидальной поверхностями при резьбовом соединении концевых участков ниппеля трубы 1 и муфты 2.

Между тороидальным уплотнительным участком 4 и резьбовым участком 3 ниппеля трубы 1 на наружной поверхности выполнен переходной участок 8 в виде вогнутой тороидальной поверхности. Радиус кривизны R образующей вогнутой тороидальной поверхности переходного участка 8 составляет от 0,7 до 1,0 от радиуса кривизны R₁ образующей выпуклой тороидальной поверхности уплотнительного участка 4, длина вдоль оси ниппеля трубы 1 участка с выпуклой тороидальной поверхностью уплотнительного участка 4 составляет от 0,4 до 0,6 от длины полнопрофильного резьбового участка ниппеля с конической резьбой, при этом кольцевой уступ 7 на поверхности муфты 2 и торец ниппеля трубы 1 образованы конусными сопряженными при соединении ниппеля трубы 1 и муфты 2 поверхностями.

При реализации данного резьбового соединения ниппеля трубы 1 и муфты 2 имеет место совместное геометрическое сопряжение резьбового профиля и двух уплотнительных участков 4 и 6 «металл – металл», причем достигается оптимальный натяг уплотнительных участков, причем на участки трубы 1 и муфты 2 с конической резьбой и уплотнительными участками 4 и 6 может быть нанесено покрытие способом холодного оцинкования по технологии изготовителя. Кроме того, представляется возможным проводить подбор оптимальных натягов с отслеживанием результатов на компьютерном комплексе муфтонаверточного оборудования в графическом и цифровом сопровождении и выводом результатов на дисплей и сохранением результатов на машиночитаемом носителе, например на накопителе USB или на бумажном носителе, с помощью компьютерного принтера.

В ходе проведенных испытаний было установлено, что описанное резьбовое соединение после трехкратного свинчивания–развинчивания не теряет геометрических размеров, геометрической формы и натягов.

Claims (1)

1. 
   Резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой, содержащее выполненный на ниппеле резьбовой участок с конической резьбой, переходящий в уплотнительный участок с выпуклой тороидальной поверхностью, выполненной со стороны его торца, при этом на внутренней поверхности концевого участка муфты выполнена со стороны ее торца коническая резьба, переходящая в конический уплотнительный участок с кольцевым уступом на конце с возможностью образования герметичного соединения между конической и тороидальной поверхностями при резьбовом соединении концевых участков ниппеля и муфты, отличающееся тем, что между тороидальным и резьбовым участком ниппеля на наружной поверхности выполнен переходной участок в виде вогнутой тороидальной поверхности, причем радиус кривизны образующей вогнутой тороидальной поверхности составляет от 0,7 до 1,0 от радиуса кривизны образующей выпуклой тороидальной поверхности, длина вдоль оси ниппеля участка с выпуклой тороидальной поверхностью составляет от 0,4 до 0,6 от длины полнопрофильного резьбового участка ниппеля с конической резьбой, при этом кольцевой уступ на поверхности муфты и торец ниппеля образованы конусными сопряженными при соединении ниппеля и муфты поверхностями.

Images