RU2562835C1 - Резьбовое соединение для труб - Google Patents
Резьбовое соединение для труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562835C1 RU2562835C1 RU2014119939/06A RU2014119939A RU2562835C1 RU 2562835 C1 RU2562835 C1 RU 2562835C1 RU 2014119939/06 A RU2014119939/06 A RU 2014119939/06A RU 2014119939 A RU2014119939 A RU 2014119939A RU 2562835 C1 RU2562835 C1 RU 2562835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nipple
- seal
- peripheral surface
- coupling
- threaded connection
- Prior art date
Links
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims abstract description 61
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 31
- 230000036316 preload Effects 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 11
- 229910017755 Cu-Sn Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910017927 Cu—Sn Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 2
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
- F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
- F16L15/004—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M103/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being an inorganic material
- C10M103/04—Metals; Alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
- E21B17/042—Threaded
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/04—Elements
- C10M2201/05—Metals; Alloys
- C10M2201/053—Metals; Alloys used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2010/00—Metal present as such or in compounds
- C10N2010/02—Groups 1 or 11
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2010/00—Metal present as such or in compounds
- C10N2010/08—Groups 4 or 14
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2010/00—Metal present as such or in compounds
- C10N2010/12—Groups 6 or 16
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Joints With Pressure Members (AREA)
Abstract
Изобретение относится к резьбовым соединениям для труб. В резьбовом соединении для труб покрытие, имеющее твердость по Виккерсу больше 310 единиц или равную этому значению, образовано на участке резьбы муфты и внутренней поверхности муфты, соответствующей участку уплотнения. Отношение натяга для уплотнения к диаметру (δ/D) участка уплотнения в окружном направлении трубы превышает значение 0,002 или равно этому значению, причем (D) является наружным диаметром ниппеля в точке уплотнения, расположенной на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, где наружная периферийная поверхность контактирует с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и (δ) является натягом, который определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения посредством обжатия муфты, когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом. Изобретение улучшает технологию предотвращения заедания между ниппелем и муфтой при соединении. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к резьбовому соединению для труб и, в частности, к резьбовому соединению для труб, имеющему высокую способность к герметизации и высокое сопротивление заеданию. Резьбовое соединение предпочтительно используется для соединения стальных труб на нефтяных скважинах, таких как нефтепромысловые трубы, включающие в себя насосно-компрессорные трубы и обсадные трубы для использования, в общем, при ведении разведки на нефтяных скважинах и газовых скважинах и при добыче нефти и газа, вертикальные трубы и трубопроводные трубы.
Уровень техники
Резьбовые соединения широко используются при соединении нефтепромысловых труб и других стальных труб для использования в оборудовании и сооружениях для добычи нефти. Для соединения стальных труб при разведке и добыче нефти и газа традиционно используются стандартные резьбовые соединения на основе стандарта Американского нефтяного института (API). Однако поскольку глубина скважин для добычи неочищенной нефти и скважин для добычи природного газа за последнее время увеличилась, и количество горизонтальных скважин и наклонных скважин увеличивается по сравнению с вертикальными скважинами, среда, в которой ведутся земляные работы и добыча, становится более неблагоприятной. Кроме того, увеличение объемов освоения скважин в неблагоприятных условиях, таких как морские и полярные условия, расширяет эксплуатационные требования к характеристикам резьбовых соединений, таким как сопротивление сжатию, сопротивление изгибанию, способность к герметизации по внешнему давлению (сопротивление внешнему давлению). Это увеличивает использование специальных высокоэффективных резьбовых соединений, носящих название соединения повышенного качества, тем самым повышая требования к эксплуатационным характеристикам.
Соединение повышенного качества является соединением муфтового типа, в котором соединяются пара элементов с наружной резьбой (далее именуемые ниппели), образованных на концах труб, и элемент с внутренней резьбой (далее именуемый муфта). Каждый из ниппелей включает в себя коническую резьбу, участок уплотнения (в частности, участок уплотнения металл-металл) и упорный участок (в частности, упорный участок для прикладывания упорного момента). Муфта соединяет ниппели друг с другом. Конусная резьба является важной для жесткой фиксации трубного соединения. Участок уплотнения обеспечивает способность к герметизации с помощью муфты и ниппеля, которые приходят на этом участке в контакт металл-металл. Упорный участок образует опорную поверхность, которая действует как опора при сборке соединения.
На фиг. 5 схематично показано обычное соединение повышенного качества для труб, используемых на нефтяных скважинах, в продольном разрезе резьбового соединения для цилиндрической трубы. Резьбовое соединение включает в себя ниппели 3 и муфту 1, соответствующую ниппелям 3. Оба ниппеля 3 включают в себя участок 7 с наружной резьбой на наружной поверхности и переднюю часть 8 (переднюю часть 8 ниппеля). Передняя часть 8 является участком без резьбы, который расположен на конце ниппеля 3 рядом с участком 7 с наружной резьбой. Передняя часть 8 включает в себя участок 11 уплотнения на наружной периферийной поверхности и упорный участок 12 на торцевой поверхности. Муфта 1, которая обращена к ниппелю 3, имеет внутреннюю поверхность, включающую в себя участок 5 с внутренней резьбой, участок 13 уплотнения и упорный участок 14, которые, соответственно, могут сопрягаться или приходить в контакт с участком 7 с наружной резьбой, участком 11 уплотнения и упорным участком 12 ниппеля 3. Ссылочный номер 15 обозначает поверхность опорной стороны.
Резьбовые соединения для нефтепромысловых труб должны иметь соответствующие сопротивление заеданию и способность к герметизации. Сопротивление заеданию является свойством, которое исключает заедание во время закрепления резьбового соединения и его многократного закрепления и ослабления. Способность к герметизации является свойством, которое исключает утечку среды внутрь и наружу. Однако сопротивление заеданию и способность к герметизации, в общем, несовместимы друг с другом. Например, вероятность возникновения заедания может быть уменьшена посредством уменьшения натяга для уплотнения. Однако в этом случае контакт металлических поверхностей друг с другом на участке уплотнения ослабевает, и увеличивается вероятность возникновения утечки и притока среды. Для обеспечения способности к герметизации преимущественным является использование соединения с радиальным уплотнением, в котором ниппель или муфта имеет небольшой угол конусности уплотнения. Однако при уменьшении угля конусности уплотнения увеличивается расстояние скольжения во время закрепления соединения и повышается вероятность заедания.
Во избежание заедания на поверхность скольжения наносится покрытие для уменьшения трения при контакте металлических поверхностей ниппеля и муфты. Кроме того, в соединении повышенного качества для нефтепромысловых труб покрытие наносится на внутреннюю поверхность муфты для исключения возникновения заедания при закреплении соединения. Например, в японской публикации патентной заявки №2002-130552 приводится описание образования покрытия на металлическом участке уплотнения одного из компонентов, к которым относятся ниппель и муфта резьбового соединения, с целью обеспечения сопротивления заеданию.
Сущность изобретения
В указанной выше заявке описывается технология предотвращения заедания между ниппелем и муфтой за счет образования покрытия, которое имеет твердость HV менее 300 единиц или равную этому значению и служит в качестве смазки на муфте. Однако в соединениях радиального типа, в которых расстояние скольжения на участке уплотнения во время закрепления соединения является большим, может иметь место заедание, если натяг для уплотнения также является большим.
Соответственно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить резьбовое соединение для труб, которое является соединением с радиальным уплотнением и включает в себя надлежащий участок уплотнения, который обеспечивает сопротивление заеданию, даже когда способность к герметизации обеспечивается посредством увеличения натяга для уплотнения, в результате чего достигаются сопротивление заеданию и способность к герметизации.
Авторы изобретения выполнили различные исследования на резьбовом соединении для стальных труб, которое включает в себя надлежащий участок уплотнения, обеспечивающий сопротивление заеданию и способность к герметизации, которые, в общем, несовместимы друг с другом. В результате авторы установили следующее: сопротивление заеданию и способность к герметизации резьбового соединения с радиальным уплотнением, в котором участок уплотнения одного из компонентов, к которым относятся ниппель или муфта, является тороидальным (подобен поверхности вращения, полученной посредством вращения конического сечения) и участок уплотнения другого из компонентов, к которым относятся ниппель или муфта, является линейно конусным, могут быть достигнуты в случае, если твердость покрытия, образованного на ниппеле или муфте, и отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D, которое подсчитывается делением натяга для уплотнения к диаметру δ на диаметр D уплотнения, соответствуют заданным диапазонам.
Настоящее изобретение заключается в следующем.
(1) Резьбовое соединение для труб содержит: ниппель, включающий в себя участок с наружной резьбой и переднюю часть, продолжающуюся от участка с наружной резьбой к концу трубы; муфту, включающую в себя участок с внутренней резьбой и внутреннюю периферийную поверхность передней части, при этом участок с внутренней резьбой образует участок с резьбой посредством резьбового соединения с участком с наружной резьбой, и внутренняя периферийная поверхность передней части обращена к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля. Когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом, и металлическая наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и металлическая внутренняя периферийная поверхность передней части муфты приходят в контакт друг с другом в радиальном направлении на участке контакта, участок контакта служит в качестве участка уплотнения. Покрытие, имеющее твердость по Виккерсу больше 310 единиц или равную этому значению, образовано на участке резьбы муфты и внутренней поверхности муфты, соответствующей участку уплотнения. Отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D участка уплотнения в окружном направлении трубы превышает значение 0,002 или равно этому значению, причем D является диаметром уплотнения, который определяется в качестве наружного диаметра ниппеля в точке уплотнения, которая является точкой на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля, где наружная периферийная поверхность сначала приходит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и δ является натягом, которая определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения посредством обжатия муфты, когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом.
(2) Резьбовое соединение для труб по п. (1) может быть соединением с радиальным уплотнением, в котором наружная периферийная поверхность передней части ниппеля на участке уплотнения является тороидальной, и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты на участке уплотнения является конусной на виде в разрезе вдоль оси трубы.
(3) В резьбовом соединении для труб по п. (1) наружная периферийная поверхность передней части ниппеля на участке уплотнения может быть конусной на виде в разрезе вдоль оси трубы, и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты на участке уплотнения может быть тороидальной.
(4) В резьбовом соединении для труб по любому из пп. (1)-(3) твердость покрытия по Виккерсу превышает 350 единиц или равна этому значению и меньше 700 единиц или равна этому значению
Технические результаты, реализуемые изобретением
С помощью изобретения может быть получено резьбовое соединение, которое имеет высокое сопротивление заеданию и высокую способность к герметизации.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в разрезе, на котором показано определение отношения натяга для уплотнения к диаметру δ/D участка уплотнения в окружном направлении трубы;
фиг. 2 - вид в разрезе, на котором показано определение отношения натяга для уплотнения к диаметру δ/D участка уплотнения в окружном направлении трубы;
фиг. 3 - график, на котором показано изменение твердости по Виккерсу покрытия из сплава Cu-Sn при изменении содержания Sn;
фиг. 4 - график, на котором показано влияние отношения натяга для уплотнения к диаметру δ/D и твердости HV покрытия на сопротивление заеданию и способность к герметизации;
фиг. 5(a)-(с) - виды в разрезе существующего резьбового соединения для стальных труб: (a) - общий вид в разрезе; (b) - увеличенный вид в разрезе резьбового участка из фиг. 5(a); (c) - увеличенный вид в разрезе рядом с передней частью ниппеля из фиг. 5(a).
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1, резьбовое соединение для стальных труб по настоящему изобретению включает в себя ниппель 3 и муфту 1. Ниппель 3 включает в себя участок с наружной резьбой (на фиг. 1 не показан), переднюю часть 8, продолжающуюся от участка с наружной резьбой до конца трубы, и упорный участок 12, расположенный на дальнем конце передней части 8. Муфта 1 включает в себя участок с внутренней резьбой (на фиг. 1 не показан), который соединяется посредством резьбы с участком с наружной резьбой, внутреннюю периферийную поверхность передней части, обращенную к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля 3, и упорный участок 14, который контактирует с упорным участком 12 ниппеля 3. Когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение, наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты образуют контакт металлических поверхностей друг с другом на участке контакта, служащего в качестве уплотнительного участка 20. В примере, показанном на фиг. 1, резьбовое соединение для труб является резьбовым соединением с радиальным уплотнением, в котором наружная периферийная поверхность передней части ниппеля на уплотнительном участке 20 является тороидальной (подобна поверхности вращения, полученной посредством вращения конического сечения), и внутренняя периферийная поверхность передней части муфты на уплотнительном участке 20 является конической (с образующей в виде прямой линии, которая наклонена относительно осевого направления трубы) в сечении в осевом направлении трубы. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 2, резьбовое соединение для труб может быть резьбовым соединением с радиальным уплотнением, в котором наружная периферийная поверхность передней части муфты на уплотнительном участке 20 является тороидальной (подобна поверхности вращения, полученной посредством вращения конического сечения) и в котором внутренняя периферийная поверхность передней части ниппеля на уплотнительном участке 20 является конической (с образующей в виде прямой линии, которая наклонена относительно осевого направления трубы) в сечении в осевом направлении трубы.
Для повышения способности к герметизации, т.е. воздухонепроницаемости резьбового соединения, отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D на участке уплотнения в окружном направлении трубы, где D - диаметр уплотнения и δ - натяг, должно быть больше 0,002 или равно этому значению. Как показано на фиг. 1 и 2, диаметр D уплотнения является наружным диаметром ниппеля 3 в точке уплотнения, которая является точкой на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля 3, которая первой приходит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты 1, когда ниппель 3 и муфта 1 соединяются друг с другом посредством резьбы, и натяг δ является величиной, на которую уменьшается наружный диаметр ниппеля 3 при обжатии муфты 1 в точке уплотнения, когда ниппель 3 и муфта 1 соединяются друг с другом посредством резьбы.
Отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D представляет собой деформацию поверхности уплотнения в окружном направлении трубы. Когда периметр (или окружность) в точке уплотнения ниппеля 3 составляет λ0, и периметр в том месте, где диаметр в точке уплотнения ниппеля 3 уменьшается при обжатии муфты 1, составляет λ, это выражается как λ0=πD и λ=π(D-δ), соответственно.
Деформация участка уплотнения в окружном направлении трубы определяется формулой 1.
Отношение натяга для уплотнения к диаметру увеличивается, и напряжение и деформация, возникающие на поверхности контакта, увеличиваются пропорционально увеличению значения обжатия по диаметру.
Формула 1
Предпочтительно, чтобы отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D на участке уплотнения в окружном направлении трубы было меньше 0,020 или равно этому значению, поскольку чрезмерно высокое значение этого отношения является непригодным с учетом сопротивления заеданию резьбы.
Кроме того, по настоящему изобретению на резьбовом участке муфты и внутренней поверхности муфты, соответствующей участку уплотнения, образуется покрытие, имеющее твердость по Виккерсу более 310 единиц или равную этому значению, т.е. на участке 5 внутренней резьбы на фиг. 5(b) и внутренней поверхности муфты, соответствующей участку 20 уплотнения на фиг. 1 или 2. Покрытие на этих участках образуется по той причине, что на этих участках наиболее вероятно может возникать заедание резьбы. Благодаря образованию покрытия на этих участках уменьшается трение при контакте металлических поверхностей ниппеля и муфты и предотвращается заедание резьбы.
Если покрытие имеет твердость по Виккерсу менее 310 единиц и если отношение натяга для уплотнения к диаметру превышает 0,002 или равно этому значению, не обеспечивается достаточная защита от заедания резьбы. Таким образом, предпочтительно, чтобы покрытие имело твердость по Виккерсу больше 310 единиц или равную этому значению и, более предпочтительно, больше 350 единиц или меньше 700 единиц или равную 700 единицам. Если покрытие имеет твердость по Виккерсу больше 350 единиц или равную этому значению, и меньше 700 единиц или равную этому значению, могут быть обеспечены широкий диапазон натяга для уплотнения и широкий диапазон допусков на нарезание резьбы, в результате чего может быть увеличена производительность при изготовлении резьбовых соединений.
В качестве примера покрытия можно привести покрытие из сплава Cu-Sn. Покрытие, имеющее твердость по Виккерсу более 310 единиц или равную этому значению, может состоять, например, из 15-65% масс. Sn, остальное Cu и неизбежные примеси. На фиг. 3 показан график, отображающий твердость по Виккерсу сплава Cu-Sn при изменении содержания Sn. Твердость покрытия может регулироваться посредством регулирования содержания Sn в покрытии из сплава Cu-Sn. Другим примером покрытия, имеющим твердость по Виккерсу более 310 единиц или равную этому значению, является покрытие из Cr. Однако покрытие, используемое в настоящем изобретении, не ограничивается до покрытия из сплава Cu-Sn или покрытия из Cr.
Толщина покрытия может быть приблизительно такой же, как и толщина покрытия, которая, в общем, используется для резьбовых соединений нефтепромысловых трубопроводов и составляет 3-30 мкм.
Примеры
В качестве образцов труб были использованы стальные трубы, имеющие диаметр 95/8 дюйма и толщину 0,545 дюйма, и были образованы резьбовые соединения для соединения образцов труб. Резьбовые соединения представляют собой резьбовые соединения с радиальным уплотнением, в которых участок уплотнения наружной периферийной поверхности передней части ниппеля или внутренней периферийной поверхности передней части муфты является тороидальным (подобен поверхности вращения, полученной посредством вращения конического сечения). Кривая сечения тороидальной поверхности в осевом направлении трубы является дугой, имеющей радиус 1-3 дюйма. Участок уплотнения другой поверхности, которой может быть наружная периферийная поверхность передней части ниппеля или внутренняя периферийная поверхность передней части муфты, является конусной с углом 3-5 градусов относительно оси трубы. На внутренней поверхности муфты на резьбовом соединении было образовано одно из покрытий, к которым относятся покрытие Cu, покрытие из сплава Cu-Sn и покрытие Cr. Толщина покрытия составляла 12 мкм. В таблице 1 указаны материал образца трубы, форма участка уплотнения, тип покрытия, твердость покрытия и отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D. Что касается материалов образцов труб, указанных в таблице 1, «Cr сталь» является сталью, содержащей 13% Cr и имеющей предел текучести 110 кфунт/кв. дюйм, и «С сталь» является сталью API Q125, имеющей предел текучести 125 кфунт/кв. дюйм.
Эти резьбовые соединения были подвергнуты испытанию на свинчивание и развинчивание и испытанию А на герметичность для определения способности к герметизации по ISO 13679.
Испытание на свинчивание и развинчивание выполнялось для оценки сопротивления заеданию. На участок уплотнения и участок резьбы заблаговременно была нанесена смазка; случай, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполнялись без заедания более 20 раз, был оценен как «хорошо» (А), случай, где наблюдалось заедание, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполнялись 10-19 раз, был оценен как «удовлетворительно» (ΟВ), случай, где наблюдалось заедание, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполнялись 5-9 раз, был оценен как «неудовлетворительно» (ΔC), и случай, где наблюдалось заедание, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполнялись менее 5 раз, был оценен как «плохо» (×D).
Испытание А на герметичность для определения способности к герметизации выполнялось после закрепления резьбы; случай, когда имело место нарушение герметичности, был оценен как «×D», и когда нарушение герметичности не имело места, был оценен как «ΟА». Нарушение герметичности определялось на основе справочного значения утечки среды, как установлено в ISO 13679.
В таблице 1 приведены оценки сопротивления заеданию и способности к герметизации. В таблице 1 также приведена общая оценка. Общая оценка обозначена как «ΟА» для случая, когда сопротивление заеданию было оценено как «ΟВ» или «А», и нарушение герметичности не имело места (ΟA), и как «×D» для других случаев.
На фиг. 4 показан график, на котором обозначены общие оценки из таблицы 1: отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D по горизонтальной оси и твердость покрытия HV по вертикальной оси.
Кроме того, область А обозначает область, в которой не наблюдалось заедания резьбы при испытании на свинчивание и развинчивание, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполнялись 20 раз, и не имело места нарушение герметичности при испытании А на герметичность для определения способности к герметизации, в то время как область В обозначает область, в которой не наблюдалось заедания резьбы при испытании на свинчивание и развинчивание, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполнялись 10 раз, и не имело места нарушение герметичности при испытании А на герметичность для определения способности к герметизации.
Как можно видеть из результатов, приведенных в таблице 1 и на фиг. 4, когда отношение натяга для уплотнения к диаметру δ/D и твердость покрытия соответственно находятся в диапазонах по настоящему изобретению, общей оценкой является «ΟА», и эта оценка показывает, что достигаются способность к герметизации и сопротивление заеданию. В частности, если твердость покрытия HV превышает 350 единиц или равна этому значению, не наблюдается заедания резьбы при испытании на свинчивание и развинчивание, когда закрепление и ослабление резьбового соединения выполняются 20 раз, и это означает, что сопротивление заеданию является особенно высоким.
Ссылочные позиции:
1 | Муфта |
3 | Ниппель |
5 | Участок внутренней резьбы |
7 | Участок наружной резьбы |
8 | Передняя часть (передняя часть ниппеля) |
11 | Участок уплотнения |
12 | Упорный участок |
13 | Участок уплотнения |
14 | Упорный участок |
15 | Поверхность опорной стороны |
20 | Участок уплотнения |
Claims (4)
1. Резьбовое соединение для труб, содержащее
ниппель, включающий в себя участок с наружной резьбой и переднюю часть, продолжающуюся от участка с наружной резьбой к концу трубы, и
муфту, включающую в себя участок с внутренней резьбой и внутреннюю периферийную поверхность передней части, при этом участок с внутренней резьбой предназначен для резьбового соединения с участком с наружной резьбой, а внутренняя периферийная поверхность передней части обращена к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля,
отличающееся тем, что
ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом, металлическая наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и металлическая внутренняя периферийная поверхность передней части муфты находятся в контакте друг с другом в радиальном направлении на участке контакта, служащем в качестве уплотнения,
участок резьбы муфты и внутренней поверхности муфты, соответствующий участку уплотнения, имеет покрытие твердостью по Виккерсу больше или равную 310 единиц этому значению,
отношение натяга для уплотнения к диаметру (δ/D) участка уплотнения в окружном направлении трубы превышает или равно значению 0,002, при этом (D) является наружным диаметром ниппеля в точке уплотнения, расположенной на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля в том месте, где наружная периферийная поверхность первоначально входит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и (δ) является натягом, который определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения посредством обжатия муфты, когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом.
ниппель, включающий в себя участок с наружной резьбой и переднюю часть, продолжающуюся от участка с наружной резьбой к концу трубы, и
муфту, включающую в себя участок с внутренней резьбой и внутреннюю периферийную поверхность передней части, при этом участок с внутренней резьбой предназначен для резьбового соединения с участком с наружной резьбой, а внутренняя периферийная поверхность передней части обращена к наружной периферийной поверхности передней части ниппеля,
отличающееся тем, что
ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом, металлическая наружная периферийная поверхность передней части ниппеля и металлическая внутренняя периферийная поверхность передней части муфты находятся в контакте друг с другом в радиальном направлении на участке контакта, служащем в качестве уплотнения,
участок резьбы муфты и внутренней поверхности муфты, соответствующий участку уплотнения, имеет покрытие твердостью по Виккерсу больше или равную 310 единиц этому значению,
отношение натяга для уплотнения к диаметру (δ/D) участка уплотнения в окружном направлении трубы превышает или равно значению 0,002, при этом (D) является наружным диаметром ниппеля в точке уплотнения, расположенной на наружной периферийной поверхности передней части ниппеля в том месте, где наружная периферийная поверхность первоначально входит в контакт с внутренней периферийной поверхностью передней части муфты, и (δ) является натягом, который определяется как величина, на которую уменьшается наружный диаметр в точке уплотнения посредством обжатия муфты, когда ниппель и муфта образуют резьбовое соединение друг с другом.
2. Резьбовое соединение для труб по п. 1, отличающееся тем, что оно является соединением с радиальным уплотнением, при этом наружная периферийная поверхность передней части ниппеля на участке уплотнения является тороидальной, а внутренняя периферийная поверхность передней части муфты на участке уплотнения является конусной относительно оси трубы.
3. Резьбовое соединение для труб по п. 1, отличающееся тем, что наружная периферийная поверхность передней части ниппеля на участке уплотнения является конусной относительно оси трубы, а внутренняя периферийная поверхность передней части муфты на участке уплотнения является тороидальной.
4. Резьбовое соединение для труб по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что твердость покрытия по Виккерсу равна или превышает 350 единиц и равна или меньше 700 единиц.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011-227665 | 2011-10-17 | ||
JP2011227665A JP5891700B2 (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 管のねじ継手 |
PCT/JP2012/006607 WO2013057926A1 (ja) | 2011-10-17 | 2012-10-16 | 管のねじ継手 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2562835C1 true RU2562835C1 (ru) | 2015-09-10 |
Family
ID=48140592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014119939/06A RU2562835C1 (ru) | 2011-10-17 | 2012-10-16 | Резьбовое соединение для труб |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9470345B2 (ru) |
EP (1) | EP2770239B1 (ru) |
JP (1) | JP5891700B2 (ru) |
CN (2) | CN103352662B9 (ru) |
AR (1) | AR088337A1 (ru) |
AU (1) | AU2012324340B2 (ru) |
BR (1) | BR112014009257B1 (ru) |
CA (1) | CA2846584C (ru) |
ES (1) | ES2677103T3 (ru) |
MX (1) | MX347497B (ru) |
MY (1) | MY170818A (ru) |
RU (1) | RU2562835C1 (ru) |
SA (1) | SA112330889B1 (ru) |
WO (1) | WO2013057926A1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661917C1 (ru) * | 2015-03-30 | 2018-07-23 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Трубное резьбовое соединение |
RU2735053C2 (ru) * | 2017-10-19 | 2020-10-27 | Андрей Анатольевич Семков | Резьбовое соединение труб (варианты), присоединяемая труба и переводник |
RU2802489C1 (ru) * | 2020-02-19 | 2023-08-29 | Ниппон Стил Корпорейшн | Резьбовое соединение для труб и способ изготовления резьбового соединения для труб |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5891700B2 (ja) * | 2011-10-17 | 2016-03-23 | Jfeスチール株式会社 | 管のねじ継手 |
BR112015016765A2 (pt) * | 2013-01-11 | 2017-07-11 | Tenaris Connections Ltd | conexão de tubos de perfuração, tubo de perfuração correspondente e método para montar tubos de perfuração |
JP5971264B2 (ja) * | 2014-01-10 | 2016-08-17 | Jfeスチール株式会社 | 極厚肉油井管用ねじ継手 |
JP5967113B2 (ja) * | 2014-01-24 | 2016-08-10 | Jfeスチール株式会社 | 管のねじ継手 |
FR3027338B1 (fr) * | 2014-10-16 | 2016-12-02 | Vallourec Oil & Gas France | Connexion polyvalente etanche a double butee |
US10006569B2 (en) | 2015-02-19 | 2018-06-26 | Arcelormittal Tubular Products Luxembourg S.A. | Threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes |
US20180252343A1 (en) | 2017-03-03 | 2018-09-06 | Arcelormittal Tubular Products Luxembourg S.A. | Torque shoulder of a premium connection |
RU2729482C1 (ru) * | 2017-05-22 | 2020-08-07 | Ниппон Стил Корпорейшн | Резьбовое соединение для труб или трубок и способ изготовления резьбового соединения для труб или трубок |
PL3572612T3 (pl) * | 2018-05-25 | 2021-04-19 | Vallourec Oil And Gas France | Gwintowane połączenie rurowe |
KR20200025159A (ko) * | 2018-08-29 | 2020-03-10 | 삼성전자주식회사 | 범프 구조체를 갖는 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 패키지 |
JP7066870B2 (ja) * | 2018-10-02 | 2022-05-13 | 日本製鉄株式会社 | 鋼管用ねじ継手 |
DE202020107520U1 (de) * | 2020-12-23 | 2021-02-01 | L.L.C. "Interpipe Management" | Dichte Metallrohrgewindeverbindung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200820C2 (ru) * | 1997-03-27 | 2003-03-20 | Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс | Трубное резьбовое соединение |
RU2335686C1 (ru) * | 2004-08-27 | 2008-10-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Резьбовое соединение для стальных труб |
JP4208192B2 (ja) * | 2001-12-07 | 2009-01-14 | バローレック・マネスマン・オイル・アンド・ガス・フランス | 端部リップを備える少なくとも1つのねじ部分を含む高品質なねじ付き管継手 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1322773C (en) * | 1989-07-28 | 1993-10-05 | Erich F. Klementich | Threaded tubular connection |
JPH11210728A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-08-03 | Suzuki Neji Seisakusho:Kk | 雄ねじ |
JP2001247937A (ja) * | 1999-05-21 | 2001-09-14 | Koji Onoe | 高強度ねじ及び高強度ねじ用鋼 |
JP2002130552A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 環境保全性に優れた油井管用ネジ継手 |
JP4680446B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2011-05-11 | Jfeスチール株式会社 | 油井鋼管用継手 |
US6971685B2 (en) * | 2002-06-24 | 2005-12-06 | Weatherford/Lamb, Inc. | Multi-point high pressure seal for expandable tubular connections |
ITRM20020445A1 (it) | 2002-09-06 | 2004-03-07 | Tenaris Connections Bv | Giunzione filettata per tubi. |
JP2005351324A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Metal One Corp | 油井管用ネジ継手 |
ITRM20050069A1 (it) * | 2005-02-17 | 2006-08-18 | Tenaris Connections Ag | Giunzione filettata per tubi provvista di tenuta. |
US7326015B2 (en) * | 2005-08-30 | 2008-02-05 | Hydril Company Llc | Electrically insulated wedge thread connection |
JP4924103B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2012-04-25 | 住友金属工業株式会社 | 油井管用ねじ継手 |
US8602113B2 (en) * | 2008-08-20 | 2013-12-10 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated oil and gas well production devices |
US8261841B2 (en) * | 2009-02-17 | 2012-09-11 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated oil and gas well production devices |
BRPI0920855B1 (pt) * | 2008-10-20 | 2020-09-15 | Nippon Steel Corporation | Junta rosqueada para tubos de aço |
US8561707B2 (en) * | 2009-08-18 | 2013-10-22 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Ultra-low friction coatings for drill stem assemblies |
EP2325435B2 (en) * | 2009-11-24 | 2020-09-30 | Tenaris Connections B.V. | Threaded joint sealed to [ultra high] internal and external pressures |
JP4930647B1 (ja) * | 2010-06-30 | 2012-05-16 | Jfeスチール株式会社 | 管用ねじ継手 |
JP5923911B2 (ja) * | 2011-03-22 | 2016-05-25 | Jfeスチール株式会社 | 鋼管用ねじ継手 |
FR2979968B1 (fr) * | 2011-09-13 | 2014-06-27 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Ensemble pour la realisation d'un joint filete pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures et joint filete resultant |
JP5891700B2 (ja) * | 2011-10-17 | 2016-03-23 | Jfeスチール株式会社 | 管のねじ継手 |
US20150132539A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-05-14 | Jeffrey R. Bailey | Process for Applying a Friction Reducing Coating |
-
2011
- 2011-10-17 JP JP2011227665A patent/JP5891700B2/ja active Active
-
2012
- 2012-09-29 SA SA112330889A patent/SA112330889B1/ar unknown
- 2012-10-15 AR ARP120103834A patent/AR088337A1/es active IP Right Grant
- 2012-10-16 CA CA2846584A patent/CA2846584C/en active Active
- 2012-10-16 RU RU2014119939/06A patent/RU2562835C1/ru active
- 2012-10-16 MX MX2014004093A patent/MX347497B/es active IP Right Grant
- 2012-10-16 MY MYPI2014000613A patent/MY170818A/en unknown
- 2012-10-16 EP EP12841901.7A patent/EP2770239B1/en active Active
- 2012-10-16 WO PCT/JP2012/006607 patent/WO2013057926A1/ja active Application Filing
- 2012-10-16 BR BR112014009257-5A patent/BR112014009257B1/pt active IP Right Grant
- 2012-10-16 US US14/351,976 patent/US9470345B2/en active Active
- 2012-10-16 AU AU2012324340A patent/AU2012324340B2/en active Active
- 2012-10-16 ES ES12841901.7T patent/ES2677103T3/es active Active
- 2012-10-17 CN CN201210393977.5A patent/CN103352662B9/zh active Active
- 2012-10-17 CN CN2012205310640U patent/CN203081334U/zh not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200820C2 (ru) * | 1997-03-27 | 2003-03-20 | Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс | Трубное резьбовое соединение |
JP4208192B2 (ja) * | 2001-12-07 | 2009-01-14 | バローレック・マネスマン・オイル・アンド・ガス・フランス | 端部リップを備える少なくとも1つのねじ部分を含む高品質なねじ付き管継手 |
RU2335686C1 (ru) * | 2004-08-27 | 2008-10-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Резьбовое соединение для стальных труб |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661917C1 (ru) * | 2015-03-30 | 2018-07-23 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Трубное резьбовое соединение |
RU2735053C2 (ru) * | 2017-10-19 | 2020-10-27 | Андрей Анатольевич Семков | Резьбовое соединение труб (варианты), присоединяемая труба и переводник |
RU2802489C1 (ru) * | 2020-02-19 | 2023-08-29 | Ниппон Стил Корпорейшн | Резьбовое соединение для труб и способ изготовления резьбового соединения для труб |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2012324340B2 (en) | 2016-01-07 |
MX347497B (es) | 2017-04-28 |
BR112014009257A8 (pt) | 2017-06-20 |
EP2770239A4 (en) | 2015-11-25 |
MY170818A (en) | 2019-08-30 |
US20150061287A1 (en) | 2015-03-05 |
BR112014009257A2 (pt) | 2017-06-13 |
AR088337A1 (es) | 2014-05-28 |
US9470345B2 (en) | 2016-10-18 |
JP2013087829A (ja) | 2013-05-13 |
ES2677103T3 (es) | 2018-07-30 |
CN103352662A (zh) | 2013-10-16 |
CN203081334U (zh) | 2013-07-24 |
EP2770239B1 (en) | 2018-04-11 |
CN103352662B9 (zh) | 2016-09-28 |
EP2770239A1 (en) | 2014-08-27 |
WO2013057926A1 (ja) | 2013-04-25 |
AU2012324340A1 (en) | 2014-03-20 |
CA2846584C (en) | 2016-10-11 |
MX2014004093A (es) | 2014-05-21 |
CA2846584A1 (en) | 2013-04-25 |
CN103352662B (zh) | 2016-08-10 |
SA112330889B1 (ar) | 2017-04-03 |
JP5891700B2 (ja) | 2016-03-23 |
BR112014009257B1 (pt) | 2019-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2562835C1 (ru) | Резьбовое соединение для труб | |
JP5492885B2 (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
CA2931087C (en) | Threaded joint for heavy-walled oil country tubular goods | |
AU2010321285B2 (en) | Threaded connection | |
US5687999A (en) | Threaded joint for tubes | |
JP5246265B2 (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
US11614184B2 (en) | Method for making a threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes | |
RU2692177C1 (ru) | Резьбовое соединение насосно-компрессорных труб для нефтяных скважин | |
US20100301603A1 (en) | Threaded connection comprising at least one threaded element with an end lip for a metal tube | |
CN102678070A (zh) | 管用螺纹接头 | |
US20190211631A1 (en) | Threaded joint for oil country tubular goods | |
US20150198270A1 (en) | Threaded joint for pipes | |
RU2762926C1 (ru) | Резьбовое соединение для стальных труб | |
JPH06331070A (ja) | 油井管ネジ継手 | |
EA042332B1 (ru) | Резьбовое соединение для стальных труб |