RU2371629C1

RU2371629C1 - Device for protection of internal and external thread of drilling pipes with welded locks

Info

Publication number: RU2371629C1
Application number: RU2008122329/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Бодров (RU); Юрий Владимирович Бодров; Валентин Сергеевич Гончаров (RU); Валентин Сергеевич Гончаров; Александр Игоревич Грехов (RU); Александр Игоревич Грехов; Павел Юрьевич Горожанин (RU); Павел Юрьевич Горожанин; Александр Николаевич Доронченков (RU); Александр Николаевич Доронченков; Надежда Валентиновна Лефлер (RU); Надежда Валентиновна Лефлер; Игорь Николаевич Новожилов (RU); Игорь Николаевич Новожилов; Сергей Анатольевич Тетерин (RU); Сергей Анатольевич Тетерин; Николай Владимирович Трутнев (RU); Николай Владимирович Трутнев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ")
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2009-10-27

Abstract

FIELD: pipeline.

SUBSTANCE: device comprises body arranged in the form of truncated cone with a thrust element in the form of flange and profiled working surface coupled with a protected thread, which is arranged in the form of annular sealing elements installed in parallel rows with pitch equal to pitch of protected thread, each row of which comprises an even alternation of radius bulges arranged along circumference in plane that is perpendicular to axis of device body with minimum radial gaps between them, at the same time angle of inclination of sealing element radius bulge lateral surfaces exceeds angle of inclination of lateral surfaces of protected thread turns by value that allows for an elastic compression of material, and thrust element, external diametre of which does not exceed external diametre of lock is installed on the side of larger base of cone.

EFFECT: creation of universal devices only from polymer materials that provide for a reliable protection against damages in internal and external threads of drilling pipes with welded locks with thread of the left and right version, and reduced labour intensity of their manufacturing.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для защиты внутренней и наружной конической резьбы труб нефтяного сортамента, в частности бурильных труб с приваренными замками.The invention relates to pipe production and can be used to protect internal and external conical threads of oil assortment pipes, in particular drill pipes with welded joints.

Известны детали для предохранения резьбы труб нефтяного сортамента, выполненные в виде отрезков металлических труб с нанесенной резьбой, соответствующей защищаемой резьбе трубы [Козлов И.К. Безотходная технология изготовления деталей для предохранительной резьбы труб нефтяного сортамента. // Бюллетень Черная металлургия, 1987, №20 (1048), с.3].Known details for the protection of the thread of pipes of the oil range, made in the form of segments of metal pipes with a thread corresponding to the protected thread of the pipe [Kozlov I.K. Non-waste technology for the manufacture of parts for the safety thread of oil assortment pipes. // Bulletin Ferrous metallurgy, 1987, No. 20 (1048), p.3].

Недостатком известных деталей является возможность изготовления их с дефектами резьбы в виде забоин, выкрашивания ниток, заусенцев и рванин, что приводит к повреждению защищаемой резьбы. При этом для защиты резьбы правого и левого исполнения требуется изготовление разных предохранительных деталей.A disadvantage of the known parts is the possibility of manufacturing them with thread defects in the form of nicks, threading, burrs and flaws, which leads to damage to the protected thread. Moreover, to protect the threads of the right and left versions, the manufacture of different safety parts is required.

Также известны предохранительные детали для защиты внутренней конической резьбы труб, выполненные из пенополистирола в виде конусной втулки с гладкой наружной поверхностью и с торцевым фланцем. При этом втулку выполняют с наружным диаметром, большим диаметра защищаемой резьбы на величину, допускающую упругое сжатие материала. Установка втулки производится путем ее вдавливания в полость соединительной муфты [патент РФ №2135882, МПК(6) F16L 57/00, опубл. 1999.08.27].Safety parts for protecting the internal conical thread of pipes made of polystyrene foam in the form of a conical sleeve with a smooth outer surface and with an end flange are also known. When this sleeve is performed with an outer diameter greater than the diameter of the protected thread by an amount that allows elastic compression of the material. The sleeve is installed by pushing it into the cavity of the coupling [RF patent No. 2135882, IPC (6) F16L 57/00, publ. 1999.08.27].

Недостатками этих деталей является невозможность их использования для защиты наружной конической резьбы и низкая механическая прочность материала детали, что не позволяет осуществить операцию ее вдавливания в полость муфты для защиты внутренней замковой резьбы бурильных труб с приваренными замками вследствие большой конусности замковой резьбы.The disadvantages of these parts are the inability to use them to protect the external conical thread and the low mechanical strength of the material of the part, which does not allow the operation of pressing it into the cavity of the coupling to protect the internal tool thread of the drill pipe with welded tool joints due to the large taper of the tool thread.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототип) и достигаемым результатам является устройство для защиты наружной и внутренней резьбы изделий, содержащее металлическую обечайку с закатанным торцом и резьбовой эластомерный вкладыш с упорным элементом [патент РФ №2038276 МПК(6) B65D 59/06, опубл. 1995.06.27].Closest to the proposed invention by technical nature (prototype) and the achieved results is a device for protecting the external and internal thread of products containing a metal shell with a rolled end and a threaded elastomeric insert with a stop element [RF patent No. 2038276 IPC (6) B65D 59/06 publ. 1995.06.27].

Недостатками устройства по прототипу является то, что оно предназначено для защиты резьбы либо правого, либо левого исполнения, а также его повышенная трудоемкость, связанная с изготовлением металлической обечайки и эластомерного вкладыша и их сборкой.The disadvantages of the device according to the prototype is that it is designed to protect the threads of either right or left execution, as well as its increased complexity associated with the manufacture of a metal shell and an elastomeric liner and their assembly.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании универсальных устройств только из полимерных материалов, обеспечивающих надежную защиту от повреждений внутренней и наружной резьбы бурильных труб с приваренными замками с резьбой правого и левого исполнения, а также снижении трудоемкости их изготовления.The technical problem solved by the invention is to create universal devices only from polymeric materials that provide reliable protection against damage to the internal and external threads of drill pipes with welded locks with right and left threads, as well as reducing the complexity of their manufacture.

Решение технической задачи достигается тем, что в устройстве для защиты внутренней и наружной резьбы бурильных труб с приваренными замками, содержащем корпус из полимерного материала, выполненный в виде усеченного конуса с упорным элементом в форме фланца и профилированной рабочей поверхностью, сопрягаемой с защищаемой резьбой, которую выполняют в виде кольцевых уплотнительных элементов, расположенных параллельными рядами с шагом, равным шагу защищаемой резьбы, каждый ряд которых содержит равномерное чередование радиусных выступов, расположенных по окружности в плоскости, перпендикулярной оси корпуса устройства, с минимальными радиальными зазорами между ними, при этом угол наклона боковых поверхностей радиусных выступов уплотнительных элементов превышает угол наклона боковых поверхностей витков защищаемой резьбы на величину, допускающую упругое сжатие материала, а упорный элемент, наружный диаметр которого не больше наружного диаметра замка, расположен со стороны большого основания корпуса, кроме этого, корпус устройства имеет диаметры по вершинам радиусных выступов уплотнительных элементов не больше диаметров по впадинам между витками внутренней защищаемой резьбы, а корпус устройства имеет диаметры по вершинам радиусных выступов уплотнительных элементов не меньше диаметров по впадинам между витками наружной защищаемой резьбы, при этом корпус устройства на одном из оснований имеет П-образный паз, обращенный незамкнутой стороной наружу.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a device for protecting internal and external threads of drill pipes with welded joints, comprising a housing made of a polymer material, made in the form of a truncated cone with a stop element in the form of a flange and a profiled work surface mating with a protected thread, which is performed in the form of annular sealing elements arranged in parallel rows with a step equal to the step of the protected thread, each row of which contains a uniform alternation of radius protrusions, located around a circle in a plane perpendicular to the axis of the device body, with minimal radial gaps between them, while the angle of inclination of the side surfaces of the radial protrusions of the sealing elements exceeds the angle of inclination of the side surfaces of the turns of the protected thread by an amount that allows elastic compression of the material, and the thrust element, the outer diameter which is not larger than the outer diameter of the lock, is located on the side of the large base of the housing, in addition, the housing of the device has diameters at the vertices of radius The protrusions of the sealing elements are not larger than the diameters in the depressions between the coils of the internal protected thread, and the device body has diameters along the vertices of the radial protrusions of the sealing elements not less than the diameters in the cavities between the coils of the external protected thread, and the housing of the device on one of the bases has a U-shaped groove, turned open side out.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено устройство для защиты наружной резьбы, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид со стороны упорного элемента; на фиг.3 - то же, профиль радиальных выступов уплотнительных элементов; на фиг.4 изображено устройство для защиты внутренней резьбы, вид сбоку; на фиг.5 - то же, вид со стороны упорного элемента; на фиг.6 - то же, профиль радиальных выступов уплотнительных элементов.Figure 1 shows a device for protecting the external thread, side view; figure 2 is the same view from the side of the thrust element; figure 3 is the same, the profile of the radial protrusions of the sealing elements; figure 4 shows a device for protecting the internal thread, side view; figure 5 is the same, a view from the side of the thrust element; figure 6 is the same, the profile of the radial protrusions of the sealing elements.

Устройство содержит корпус 1 из полимерного материала в виде усеченного конуса, угол наклона образующей которого α равен углу уклона защищаемой резьбы. Профилированную рабочую поверхность корпуса 1, сопрягаемую с защищаемой резьбой, как внутренней, так и наружной (фиг.1 и 4), выполняют в виде кольцевых уплотнительных элементов 2, расположенных параллельными рядами с шагом t, равным шагу защищаемой резьбы. Каждый ряд уплотнительных элементов 2 содержит равномерное чередование радиусных выступов 3 (фиг.2 и 5), расположенных по окружности в плоскости, перпендикулярной оси 4 корпуса 1, с минимальными радиальными зазорами между ними, напротив друг друга в каждом ряду. Диаметры устройства по вершинам радиусных выступов 3 уплотнительных элементов 2 не больше диаметров по впадинам между витками внутренней защищаемой резьбы (фиг.3) или не меньше диаметров по впадинам между витками наружной защищаемой резьбы (фиг.6). Количество кольцевых уплотнительных элементов 2 определяют необходимостью защиты не менее 2/3 длины резьбы муфты или ниппеля. Углы наклона β боковых поверхностей радиусных выступов выполняют в пределах 40-50° (фиг.3 и 6). Корпус 1 выполняют с упорным элементом 5, изготовленным в форме фланца, расположенным со стороны большого основания корпуса и сопрягаемым плоскостью 6 с упорным торцом муфты или плоскостью 7 с упорным уступом ниппеля, при этом наружный диаметр упорного элемента 5 не больше наружного диаметра замка. На одном из оснований корпуса 1 выполняют П-образный паз 8, обращенный незамкнутой стороной наружу.The device comprises a housing 1 of a polymeric material in the form of a truncated cone, the angle of inclination of the generatrix of which α is equal to the angle of inclination of the protected thread. The profiled working surface of the housing 1, mating with the protected thread, both internal and external (Figs. 1 and 4), is made in the form of annular sealing elements 2 arranged in parallel rows with a pitch t equal to the pitch of the protected thread. Each row of sealing elements 2 contains a uniform alternation of the radius protrusions 3 (FIGS. 2 and 5) arranged in a circle in a plane perpendicular to the axis 4 of the housing 1, with minimal radial gaps between them, opposite each other in each row. The diameters of the device along the vertices of the radial protrusions 3 of the sealing elements 2 are not greater than the diameters along the troughs between the turns of the internal thread to be protected (FIG. 3) or not less than the diameters along the troughs between the turns of the external thread to be protected (FIG. 6). The number of annular sealing elements 2 is determined by the need to protect at least 2/3 of the length of the thread of the coupling or nipple. The inclination angles β of the lateral surfaces of the radius protrusions are within 40-50 ° (FIGS. 3 and 6). The housing 1 is made with a thrust element 5 made in the form of a flange located on the side of the large base of the housing and mating plane 6 with the thrust face of the coupling or plane 7 with the thrust shoulder of the nipple, while the outer diameter of the thrust element 5 is not larger than the outer diameter of the lock. On one of the bases of the housing 1 perform a U-shaped groove 8, facing the open side out.

Кольцевое расположение уплотнительных элементов параллельными рядами с шагом, равным шагу защищаемой резьбы, в сочетании с равномерным чередованием радиусных выступов по окружности в ряду с минимальными радиальными зазорами между ними в плоскости, перпендикулярной оси 4 корпуса 1, напротив друг другу в каждом ряду, позволяет завинчивать устройство в муфту или на ниппель, как с левым, так и с правым направлением резьбы.The annular arrangement of the sealing elements in parallel rows with a step equal to the pitch of the thread being protected, in combination with the uniform alternation of radius protrusions around the circle in a row with minimal radial gaps between them in a plane perpendicular to the axis 4 of the housing 1, opposite each other in each row, allows you to screw the device in the coupling or on the nipple, both with the left, and with the right direction of a carving.

Угол наклона β боковых поверхностей радиусных выступов 3 уплотнительных элементов 2, выполненный в пределах 40-50°, превышает угол наклона боковых поверхностей витков защищаемой резьбы, равный 30°, что позволяет, за счет упругого сжатия материала устройства при его завинчивании, получить необходимый натяг и плотность распределения полимерного материала по виткам резьбы и что, в свою очередь, обеспечивает необходимую степень ее защиты.The inclination angle β of the side surfaces of the radial protrusions 3 of the sealing elements 2, made within 40-50 °, exceeds the angle of inclination of the side surfaces of the turns of the protected thread, equal to 30 °, which allows, due to the elastic compression of the material of the device when screwing, to obtain the necessary tightness and the distribution density of the polymer material over the threads and which, in turn, provides the necessary degree of protection.

Наличие упорного элемента 5 с плоскостями 6 и 7 позволяет защищать от повреждений упорные поверхности муфты и ниппеля.The presence of a thrust element 5 with planes 6 and 7 allows you to protect the thrust surfaces of the coupling and nipple from damage.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство вручную или механически "наживляют" на резьбу и с помощью паза 8 завинчивают, при этом радиусные выступы 3 входят в сопряжение с защищаемой резьбой. Устройство завинчивают до тех пор, пока упорный элемент 5 не соединится встык плоскостью 7 с упорным торцом ниппеля или плоскостью 6 с упорным торцом муфты трубы, при этом радиусные выступы 3 уплотнительных элементов 2, расположенные равномерно по окружности в плоскости, перпендикулярной оси 4 корпуса 1, с минимальными радиальными зазорами между ними, напротив друг друга в каждом ряду, будут в сопряжении с витками защищаемой резьбы, обеспечивая, таким образом, требования по защите не менее 2/3 длины резьбы ниппеля или муфты и их упорных поверхностей в соответствии с требованиями ГОСТ 50278-92, ТУ 14-161-219-2004 (опытная партия) и других нормативных документов.The device is manually or mechanically “baited” onto the thread and screwed with a groove 8, while the radius protrusions 3 are mated to the thread being protected. The device is screwed until the stop element 5 is joined end-to-end by plane 7 with the stop face of the nipple or plane 6 with the stop face of the pipe coupling, while the radial protrusions 3 of the sealing elements 2, located uniformly around the circumference in a plane perpendicular to the axis 4 of the housing 1, with minimal radial gaps between them, opposite each other in each row, will be in conjunction with the turns of the thread to be protected, thus providing requirements for protection of at least 2/3 of the length of the thread of the nipple or sleeve and their thrust surfaces stey in accordance with the requirements of GOST 50278-92, TU 14-161-219-2004 (experimental batch) and other regulatory documents.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».In the study of other well-known technical solutions in this technical field, signs that distinguish the claimed solution from the prototype were not identified. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Способ опробован в промышленных условиях.The method is tested in an industrial environment.

Проведены промышленные испытания заявляемого устройства на бурильных трубах БВ-50×5,5 мм ТУ 14-161-219-2004 (опытная партия) с приваренными замками ЗП-65-25 с соединительной резьбой 3-65 правого и левого исполнения в количестве 2000 тн. Устройство для защиты наружной конической резьбы (ниппель) и внутренней конической резьбы (муфта) было выполнено из полиэтилена высокого давления марки 10803-020 ГОСТ 16337-77. Шаг защищаемой резьбы - 6,35 мм, угол наклона образующей конуса корпуса равен углу уклона резьбы 4°45'48", количество рядов уплотнительных элементов - 4. Созданное универсальное устройство для защиты резьбы бурильных труб с приваренными замками обеспечило, в сравнении с изготовляемыми комбинированными (полимер + металл) предохранительными деталями, снижение трудоемкости до 50%.Industrial tests of the inventive device on drill pipes BV-50 × 5.5 mm TU 14-161-219-2004 (pilot batch) with welded locks ZP-65-25 with a connecting thread 3-65 right and left versions in the amount of 2000 tons . The device for protecting the external conical thread (nipple) and internal conical thread (coupling) was made of high pressure polyethylene brand 10803-020 GOST 16337-77. The pitch of the protected thread is 6.35 mm, the angle of inclination of the forming cone of the body is equal to the angle of inclination of the thread 4 ° 45'48 ", the number of rows of sealing elements is 4. The created universal device for protecting the threads of drill pipes with welded locks provided, in comparison with the manufactured ones (polymer + metal) with safety parts, labor intensity reduction up to 50%.

Защищаемая резьба, а также упорные поверхности замков труб были покрыты противокоррозионной смазкой с последующей ручной установкой предохранительных устройств и отгружены потребителю. Транспортировка труб на нефтяные промыслы и отсутствие претензий потребителя показали полную надежность защиты резьбы, отсутствие на них повреждений в соответствии с ТУ 14-161-219-2004 (опытная партия).The protected thread, as well as the stop surfaces of the pipe locks, were coated with anticorrosive grease, followed by the manual installation of safety devices, and shipped to the consumer. Transportation of pipes to the oil fields and the absence of consumer complaints showed the complete reliability of thread protection, the absence of damage to them in accordance with TU 14-161-219-2004 (experimental batch).

Claims

1. Device for protecting internal and external threads of drill pipes with welded tool joints, comprising a housing made of a polymer material, made in the form of a truncated cone with a thrust element in the form of a flange and a profiled working surface mating with a protected thread, characterized in that the profiled working surface of the housing performed in the form of annular sealing elements arranged in parallel rows with a step equal to the step of the protected thread, and each row contains a uniform alternation of radius protrusions pivots located around a circle in a plane perpendicular to the axis of the device body, with minimal radial gaps between them, while the angle of inclination of the side surfaces of the radial protrusions of the sealing elements exceeds the angle of inclination of the side surfaces of the turns of the protected thread by an amount that allows compression of the material, and the thrust element the diameter of which is not larger than the outer diameter of the lock, located on the side of the large base of the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that the housing has diameters at the vertices of the radial protrusions of the sealing elements no more than diameters at the troughs between the turns of the internal thread being protected.

3. The device according to claim 1, characterized in that the housing has diameters at the vertices of the radial protrusions of the sealing elements not less than the diameters at the troughs between the turns of the external thread being protected.

4. The device according to claim 1, characterized in that the housing on one of the bases has a U-shaped groove facing the open side out.