RU2681152C1 - Резьбовое соединение труб, таких как нефтяные или газовые трубы - Google Patents

Резьбовое соединение труб, таких как нефтяные или газовые трубы Download PDF

Info

Publication number
RU2681152C1
RU2681152C1 RU2017132401A RU2017132401A RU2681152C1 RU 2681152 C1 RU2681152 C1 RU 2681152C1 RU 2017132401 A RU2017132401 A RU 2017132401A RU 2017132401 A RU2017132401 A RU 2017132401A RU 2681152 C1 RU2681152 C1 RU 2681152C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
nipple part
socket
nipple
thrust
Prior art date
Application number
RU2017132401A
Other languages
English (en)
Inventor
Мерле И. ЭВАНС
Original Assignee
Арселормиттал Тубьюлар Продактс Люксембург С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Арселормиттал Тубьюлар Продактс Люксембург С.А. filed Critical Арселормиттал Тубьюлар Продактс Люксембург С.А.
Application granted granted Critical
Publication of RU2681152C1 publication Critical patent/RU2681152C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042Threaded
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/08Casing joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/004Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2201/00Special arrangements for pipe couplings
    • F16L2201/40Special arrangements for pipe couplings for special environments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
  • Joints With Pressure Members (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к резьбовым трубам и муфтам для таких труб. Технический результат – создание уплотнения с точкой максимального контактного напряжения, расположенной достаточно далеко от конца ниппельной части, ограничивая при этом величину зазора. Резьбовое соединение содержит первую трубу с ниппельной частью, имеющей наружную резьбу, кольцевую внешнюю вогнутую поверхность и упорный торец на свободном конце, вторую трубу с гнездом, имеющим внутреннюю резьбу для взаимодействия с наружной резьбой ниппельной части, кольцевую внутреннюю поверхность и упорный торец. При этом кольцевая вогнутая внешняя поверхность включает в себя уплотнительную поверхность и отходящее от нее до упорного торца продолжение. Кольцевая внутренняя поверхность имеет проходящую радиально внутрь уплотнительную поверхность, контактирующую с уплотнительной поверхностью ниппельной части, образуя уплотнение, расположенное на расстоянии от свободного конца первой трубы, когда упорные торцы ниппельной части и гнезда контактируют друг с другом, а указанное продолжение остается проходящим от этого уплотнения до упорного торца ниппельной части. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к резьбовым трубам и муфтам для таких труб, используемых, например, в нефтяной и газовой промышленности. Например, труба может иметь ниппельную часть с наружной резьбой, которую вставляют в гнездо с одного конца муфты, при этом труба и муфта соединены посредством резьбы. Муфта может иметь второе гнездо для другой трубы с другой ниппельной частью, так что две трубы соединяют посредством муфты.
Уровень техники
В патентном документе US 4623173 описано винтовое соединение для нефтяных труб. Основная уплотнительная часть имеет уплотнительный участок выпуклый в осевом направлении на конце охватываемого резьбового элемента, и уплотнительный участок, сужающийся с внутренней стороны охватывающего резьбового элемента, а крайняя точка наружной резьбы, упирается в концевую часть ограничителя, выполненного на внутренней стороне охватывающего резьбового элемента.
В патентном документе US 7334821 описано резьбовое трубчатое соединение с охватываемым резьбовым элементом и охватывающим резьбовым элементом. Охватываемый резьбовой элемент имеет наружную резьбу и свободный конец с краем без резьбы между резьбой и свободным концом. Охватывающий резьбовой элемент имеет внутреннюю коническую резьбу, а также участок без резьбы между внутренней резьбой и выступом. Охватывающий резьбовой элемент содержит кольцевую осевую контактную поверхность. После полного ввинчивания наружной резьбы во внутреннюю резьбу свободный конец упирается в кольцевую осевую контактную поверхность, с которой в радиальном направлении сталкиваются другие опорные поверхности и находятся под давлением контакта металл-металл, чтобы обеспечить уплотняющую поверхность металл-металл.
Таким образом, в патентном документе US 7334821 на передней поверхности свободного конца охватываемого резьбового элемента выполнена другая контактная поверхность, а на кромке на осевом расстоянии от конца резьбы расположена одна поверхность кромочного уплотнения. Кромка между дальней осевой контактной поверхностью и единственной поверхностью кромочного уплотнения содержит дополнительно приспособление, имеющее окружную поверхность, обращенную к охватывающему резьбовому элементу, который находится на удалении от поверхности кромочного уплотнения.
Раскрытие изобретения
Во время свинчивания соединения резьбовой трубы, имеющей ниппельную часть, с резьбовой трубой в виде муфты с гнездом, выполняют следующие этапы:
(1) ниппельную часть трубы вставляют в муфту до тех пор, пока не произойдет контакт по резьбе;
(2) затем ниппельную часть ввинчивают в гнездо до тех пор, пока уплотнительная поверхность ниппельной части не коснется уплотнительной поверхности муфты, определяя положение «ручной затяжки»;
(3) ниппельную часть дополнительно ввинчивают в гнездо до тех пор, пока её конец, так называемый упорный торец, не вступит в контакт с соответствующим упорным торцом гнезда, определяя положение «прилегания упорных торцов», причем этот дополнительный поворот из положения «ручной затяжки» в положение «прилегания упорных торцов» обеспечивает посадку с натягом между уплотнениями ниппельной части и гнезда; и
(4) ниппельную часть дополнительно затягивают, прикладывая дополнительный момент затяжки для получения конечного свинченного положения, называемого «сильно затянутым».
Расстояние между упорными торцами ниппельной части и гнезда, когда соединение находится в положении «ручной затяжки», называется «зазором», причем этот зазор устраняют, когда достигают положения «прилегания упорных торцов». Большой зазор может быть проблемой, так как при устранении зазора уплотнительные поверхности контактируют друг с другом. Большой поворот из-за большого зазора может привести к истиранию уплотнительных поверхностей, нарушая уплотнение.
Для улучшения уплотнения может быть желательным увеличение расстояния от точки максимального контактного напряжения в уплотнении до конца ниппельной части.
Задача изобретения заключается в создании уплотнения с точкой максимального контактного напряжения, расположенной достаточно далеко от конца ниппельной части, ограничивая при этом величину зазора. Альтернативная или дополнительная задача заключается в создания простого в изготовлении соединения.
Поставленные задачи решаются в резьбовом соединении, содержащем первую трубу с ниппельной частью, имеющей наружную резьбу, кольцевую внешнюю вогнутую поверхность и упорный торец на свободном конце, при этом кольцевая вогнутая внешняя поверхность включает в себя уплотнительную поверхность и отходящее от нее до упорного торца продолжение; и вторую трубу с гнездом, имеющим внутреннюю резьбу для взаимодействия с наружной резьбой ниппельной части, кольцевую внутреннюю поверхность и упорный торец, при этом кольцевая внутренняя поверхность имеет проходящую радиально внутрь уплотнительную поверхность. Уплотнительная поверхность ниппельной части контактирует с уплотнительной поверхностью гнезда, образуя уплотнение, расположенное на расстоянии от свободного конца первой трубы, когда упорные торцы ниппельной части и гнезда контактируют друг с другом, а указанное продолжение остается проходящим от этого уплотнения до упорного торца ниппельной части.
Преимущественно непрерывно вогнутая внешняя поверхность ниппельной части является единственной поверхностью, с которой может взаимодействовать внутренняя поверхность гнезда для образования уплотнения, при этом уплотнение может быть образовано с максимальным контактным напряжением на расстоянии от конца ниппельной части и с небольшим зазором. Истирание можно уменьшить, сохранив при этом отличное уплотнение. Также можно избавиться от высоких требований к точности, необходимой для отдельных известных поверхностей, упростив тем самым как изготовление, так и свинчивание.
Кроме того, резьбовое соединение может обладать следующими особенностями, которые могут быть использованы как по отдельности, так и в комбинации:
уплотнительная поверхность ниппельной части проходит по радиусу внутрь и по направлению к свободному концу, причем указанное продолжение на свободном конце изогнуто радиально наружу;
упорный торец ниппельной части и/или гнезда имеет V-образное поперечное сечение;
наружная резьба ниппельной части является двухзаходной;
первая труба представляет собой трубку, а вторая труба является муфтой, имеющей второе гнездо, аналогичное первому, на втором своем конце;
в сильно затянутом положении в точке максимального контактного напряжения касательная к проходящей по радиусу уплотнительной поверхности гнезда и проходящей по радиусу уплотнительной поверхности ниппельной части образует с продольной осью первой и второй труб угол от 5 до 15°;
расстояние от края ниппельной части (на ее поверхности) до точки максимального контактного напряжения в уплотнении предпочтительно составляет от 0,5 до 1,5 дюймов, предпочтительнее, 1 дюйм.
Изобретение также относится к способу свинчивания резьбового соединения, содержащего первую трубу с ниппельной частью, имеющей наружную резьбу, кольцевую вогнутую внешнюю поверхность и упорный торец на свободном конце, при этом кольцевая вогнутая внешняя поверхность включает в себя уплотнительную поверхность и отходящее от нее до упорного торца ниппельной части продолжение; и вторую трубу с гнездом, имеющим внутреннюю резьбу, кольцевую внутреннюю поверхность и упорный торец, при этом кольцевая внутренняя поверхность имеет проходящую радиально внутрь уплотнительную поверхность. Способ включает в себя этапы, на которых: вставляют первую трубу во вторую трубу до тех пор, пока наружная резьба ниппельной части не войдет в контакт с внутренней резьбой гнезда; ввинчивают первую трубу во вторую трубу посредством наружной резьбы ниппельной части и внутренней резьбы гнезда до тех пор, пока внешняя поверхность ниппельной части не войдет в контакт с внутренней поверхностью гнезда, при этом упорный торец ниппельной части расположен на расстоянии от упорного торца гнезда, образуя зазор между ними; дополнительно ввинчивают первую трубу во вторую трубу до тех пор, пока упорный торец ниппельной части не коснется упорного торца гнезда, образуя положение прилегания этих упорных торцов, при этом уплотнительная поверхность ниппельной части контактирует с уплотнительной поверхностью гнезда, создавая уплотнение, которое в указанном положении прилегания расположено на расстоянии от свободного конца упорных торцов; и еще дальше ввинчивают первую трубу во вторую трубу после достижения положения прилегания упорных торцов для обеспечения свинченного положения.
Способ может включать в себя следующие дополнительные особенности, которые могут быть использованы как по отдельности, так и в комбинации:
число оборотов на этапе дополнительного ввинчивания меньше 0,5;
зазор составляет от 0,02 до 0,25 дюйма;
уплотнительная поверхность ниппельной части проходит по радиусу внутрь и по направлению к свободному концу, причем указанное продолжение на свободном конце изогнуто радиально наружу;
упорный торец ниппельной части и/или гнезда имеет V-образное поперечное сечение;
наружная резьба ниппельной части является двухзаходной;
первая труба представляет собой трубку, а вторая труба является муфтой, имеющей второе гнездо, аналогичное первому, на втором своем конце.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан первый вариант выполнения соединения, в котором ниппельная часть нефтяной трубы с наружной резьбой введена в гнездо муфты;
на фиг. 2 - соединение нефтяной трубы 10 с муфтой 100 на втором этапе свинчивания, положение при затяжке вручную;
на фиг. 3 - третий этап свинчивания, положение прижатия упорных торцов;
на фиг. 4 - график изменения крутящего момента, прикладываемого к соединению при свинчивании;
на фиг. 5 - область уплотнения, показанная на фиг. 3, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 6 схематично показана проходящие по радиусу области уплотнений ниппельной части и муфты;
на фиг. 7 подробно показан упорный торец, показанный на фиг. 1 - 6;
на фиг. 8 - соединение по второму варианту его выполнения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показана нефтяная труба 10 и муфта 100 на первом этапе, т.е. во вставленном положении. Нефтяная труба 10 имеет ниппельную часть 20, включающую в себя участок 22 наружной резьбы, уплотнительную поверхность 24 и упорный торец 26 на свободном конце. Муфта 100 имеет два гнезда 120 и 220. Каждое гнездо имеет резьбовой участок 122, уплотнительную поверхность 124 и упорный торец 126 на направленном радиально внутрь выступе 150. Муфта 100 имеет два свободных конца 102 и 202.
На фиг. 2 показано соединение нефтяной трубы 10 и муфты 100 на втором этапе свинчивания, в положении затяжки вручную, в котором уплотнительная поверхность 24 ниппельной части и уплотнительная поверхность 124 гнезда соприкоснулись. В положении ручной затяжки между упорным торцом 26 ниппельной части и упорным торцом 126 гнезда имеется зазор S. В этом варианте выполнения соединения зазор S в этой точке составляет примерно 0,060 дюйма, хотя может меняться в широких пределах в зависимости от заданного взаимодействия уплотнений и углов уплотнения.
На фиг. 3 показан третий этап свинчивания, на котором упорные торцы 26 и 126 прилегают друг к другу, когда они только коснулись друг друга до того, как к ним будет приложено какое-либо усилие дополнительного ввинчивания. Предпочтительно зазор S устраняется менее чем за 0,5 оборота. В положении прилегания упорных торцов уплотнительные поверхности 24 и 124 прижаты друг к другу путем ввинчивания ниппельной части в гнездо до тех пор, пока упорные торцы 26 и 126 не войдут в контакт друг с другом. Из-за соответствующих углов уплотнительных поверхностей 24 и 124 эти поверхности были радиально удалены на величину люфта уплотнения, предусмотренного в соединении, чтобы получить существенное контактное давление для образования герметичного уплотнения. Между концом ниппельной части 20 и поверхностью BS в радиальном направлении имеется зазор S1.
Четвертый и последний этап свинчивания представляет собой затягивание с усилием. Во время этого этапа к упорным торцам 26 и 126 прикладывают дополнительный крутящий момент, при этом происходит очень маленький дополнительный поворот, примерно 0,01 оборота в показанном варианте выполнения. Предпочтительно, резьба 22 является двухзаходной, что дополнительно сокращает повреждение поверхности. Поскольку происходит очень небольшое дополнительное вращение, то соединение по существу выглядит так же, как в положении прилегания упорных торцов, показанном на фиг. 3.
На фиг. 4 показан график зависимости крутящего момента, прикладываемого к соединению при свинчивании муфты с трубой, от оборотов. В начале отсчета ниппельная часть 20 вставлена в гнездо 120, как на фиг. 1. В этой точке ниппельная часть 20 всего лишь находится в гнезде 120, при этом не сделано ни одного оборота. После установки соединения ниппельную часть 20 ввинчивают в гнездо 120. В показанном варианте это ввинчивание занимает около 8 оборотов до появления уплотнительного контакта. Во время этих начальных оборотов крутящего момента не возникает, так как в течение этого времени резьба заходит свободно. Примерно после 8 оборотов уплотнительные поверхности 24, 124 входят в контакт, занимая положение ручной затяжки. Как только уплотнительные поверхности 24, 124 вошли в контакт, начинает быстро расти крутящий момент. Рост крутящего момента вызван тем, что уплотнительные поверхности 24, 124 заклиниваются между собой. Величина роста крутящего момента зависит от трения, жесткости ниппельной части и гнезда вокруг зоны уплотнения, величины заедания резьбы, если оно имеет место, и величины люфта в местах уплотнения. Крутящий момент продолжает расти с приблизительно постоянной скоростью до тех пор, пока упорные торцы 26 и 126 не войдут в контакт. Как только упорные торцы 26 и 126 входят в контакт, прикладывают дополнительный крутящий момент до тех пор, пока не будет достигнут заданный крутящий момент при затяжке с усилием. После того, как упорные торцы входят в контакт друг с другом, крутящий момент растет очень быстро при очень небольшом дополнительном повороте соединения, при этом требуемый конечный момент при свинчивании можно получить всего примерно за 0,01 оборота. Для установки конечного крутящего момента при сборке можно применять моментомер или программу для приводного трубного ключа.
На фиг. 5 в увеличенном масштабе показана зона уплотнения, представленная на фиг. 3, с радиусом PSR уплотнения ниппельной части и радиусом BSR уплотнения гнезда. В этом варианте выполнения радиус уплотнения гнезда составляет 1,63826 дюйма, а радиус уплотнения ниппельной части равен 4,75 дюйма. Угол касательной линии к проходящей по радиусу уплотнительной поверхности в точке 324 максимального контактного напряжения в сильно затянутом состоянии составляет примерно 10°, и в предпочтительных вариантах выполнения он может варьироваться от 5 до 15°. Этот угол оказывает влияние на уплотнение во время воздействия осевых нагрузок и сгибания, а также оказывает влияние на уплотнение из-за истирания во время сборки. Длина от края Е ниппельной части (на поверхности конца с наружной резьбой) до точки максимального контактного напряжения уплотнения предпочтительно составляет около 1,0 дюйма. Предпочтительно эта длина составляет от 0,5 до 1,5 дюймов. При длине менее 0,5 дюйма контактное напряжение уплотнения начинает снижаться, а при длине более 1,5 дюймов оказывает небольшой дополнительный эффект на контакт уплотнения.
Точки 324 и Е, а также расстояние между ними, определяют радиус PSR уплотнения ниппельной части. Величина радиуса ниппельной части, в основном, определяется геометрией ее края. Следует отметить, что уплотнительный контакт не является точкой, а распределен по длине. В вышеуказанном примере точка уплотнительного контакта представляет собой точку максимального контактного напряжения, которая для двух контактирующих дугообразных поверхностей расположена приблизительно в центре длины контакта.
Уплотнение гнезда в этой конструкции имеет радиус 1,63826 дюйма. Радиус уплотнения гнезда, в конечном счете, определен распределением контактного напряжения, требуемого между двумя уплотнительными поверхностями.
Распределение контактного напряжения уплотнения соединения, в общем, является функцией:
- жесткости ниппельной части;
- жесткости гнезда;
- люфта между двумя уплотнительными поверхностями; и
- формой уплотнительных поверхностей.
Если радиус ниппельной части сделать больше, либо радиус гнезда сделать меньше, то длина контакта уменьшится, и пиковое контактное напряжение увеличится, если при этом остальную геометрию соединения оставить приблизительно такой же. При увеличении пикового контактного напряжения увеличится герметизирующая способность соединения, а также увеличится вероятность того, что уплотнение будет истираться во время сборки, что нежелательно. Наоборот, при уменьшении пикового контактного напряжения герметизирующая способность соединения уменьшится, но при этом сокращается вероятность истирания уплотнения во время сборки, что желательно. Таким образом, необходимо поддерживать баланс, чтобы сделать уплотнение, которое будет герметичным и не позволит истираться во время свинчивания. Так как уплотнение ниппельной части, в основном, определяется ее геометрией, то радиус уплотнения гнезда следует спроектировать так, чтобы достичь оптимального распределения контактного напряжения для данного радиуса уплотнения ниппельной части. Поскольку соединение предназначено для различной толщины стенок трубы, то радиус уплотнения гнезда выбирают так, чтобы поддерживать оптимальные критерии проектирования уплотнений.
На фиг. 5 показана небольшая скругленная область на крае Е ниппельной части. Эта скругленная область соединяет проходящую по радиусу PSR уплотнения ниппельную часть с поверхностью упорного торца 26. Эта область также может представлять собой скос или ломаный край. Острый край нежелателен, так как из-за этого могут образовываться заусенцы, которые создадут проблемы безопасности для персонала, проверяющего ниппельную часть, и заусенцы могут отломиться и застрять между уплотнительными поверхностями во время свинчивания и нарушить уплотнение.
На фиг. 6 схематично показаны уплотнительные области ниппельной части и гнезда, выполненные с радиусами PSR и BSR, соответственно. Протяженность этих областей может существенно меняться, особенно в гнезде, не оказывая влияния на изобретение. В изобретении показана проходящая по радиусу область гнезда, проходящая от касательной к ней прямой расточки CB. Область уплотнения гнезда может проходить по радиусу до пересечения с расточкой по острым углом или до перехода между радиусом и расточкой. В этом примере угол PA, образующий проходящую по радиусу ниппельную часть, составляет 16,29°, а угол BA, образующий проходящее по радиусу гнездо, составляет 17,95°. Местоположения центров радиусов не особенно важно, и на этой фигуре они показаны не точно. Показанная на фиг. 6 схема, хотя и является довольно точной, предназначена только для пояснения.
Как показано на фиг. 7, в варианте выполнения соединения в соответствии с фиг. 1 - 5 упорный торец имеет V-образную форму. V-образный упорный торец не позволяет сдвигать ниппельную часть вверх в угол гнезда, захватывая его. Нижняя часть V-образного упорного торца также не позволяет воздействующему внешнему давлению толкать ниппельную часть внутрь и ослаблять уплотнение. Таким образом, V-образный упорный торец захватывает другой упорный торец и не позволяет ему перемещаться в каком-либо направлении, как радиально внутрь, так и наружу. Верхний и нижний участки V-образного упорного торца расположены под углом 15° к линии, перпендикулярной оси трубы. Этот угол может существенно меняться (может быть равен от 5 до 30°), при этом угол может быть неодинаковым для обеих частей гнезда и ниппельной части. Кроме того, место, в котором встречаются две части не обязательно должно быть в центре упорного торца, как показано. Нижняя часть может быть длиннее, и она будет такой во многих конструкциях.
На фиг. 8 показан второй, менее предпочтительный вариант выполнения соединения, без V-образного упорного торца, при этом упорный торец 326 ниппельной части наклонен внутрь, чтобы контактировать с упорным торцом 426 гнезда.

Claims (17)

1. Резьбовое соединение, содержащее:
первую трубу с ниппельной частью, имеющей наружную резьбу, кольцевую внешнюю вогнутую поверхность и упорный торец на свободном конце, при этом кольцевая вогнутая внешняя поверхность включает в себя уплотнительную поверхность и отходящее от нее до упорного торца продолжение; и
вторую трубу с гнездом, имеющим внутреннюю резьбу для взаимодействия с наружной резьбой ниппельной части, кольцевую внутреннюю поверхность и упорный торец, при этом кольцевая внутренняя поверхность имеет проходящую радиально внутрь уплотнительную поверхность, контактирующую с уплотнительной поверхностью ниппельной части, образуя уплотнение, расположенное на расстоянии от свободного конца первой трубы, когда упорные торцы ниппельной части и гнезда контактируют друг с другом, а указанное продолжение остается проходящим от этого уплотнения до упорного торца ниппельной части.
2. Резьбовое соединение по п. 1, в котором уплотнительная поверхность гнезда является выпуклой и ее радиус кривизны меньше радиуса кривизны поверхности ниппельной части.
3. Резьбовое соединение по п. 1, в котором уплотнительная поверхность ниппельной части проходит по радиусу внутрь и по направлению к свободному концу, причем указанное продолжение на свободном конце изогнуто радиально наружу.
4. Резьбовое соединение по п. 1, в котором упорный торец ниппельной части и/или гнезда имеет V-образное поперечное сечение.
5. Резьбовое соединение по п. 1, в котором наружная резьба ниппельной части является двухзаходной.
6. Резьбовое соединение по п. 1, в котором первая труба представляет собой трубку, а вторая труба является муфтой, имеющей второе гнездо, аналогичное первому, на втором своем конце.
7. Резьбовое соединение по п. 1, в котором в сильно затянутом положении в точке максимального контактного напряжения касательная к проходящей по радиусу уплотнительной поверхности гнезда и проходящей по радиусу уплотнительной поверхности ниппельной части образует с продольной осью первой и второй труб угол от 5 до 15°.
8. Резьбовое соединение по п. 1, в котором расстояние от края ниппельной части до точки максимального контактного напряжения в уплотнении составляет от 0,5 до 1,5 дюймов.
9. Способ свинчивания резьбового соединения, содержащего первую трубу с ниппельной частью, имеющей наружную резьбу, кольцевую вогнутую внешнюю поверхность и упорный торец на свободном конце, при этом кольцевая вогнутая внешняя поверхность включает в себя уплотнительную поверхность и отходящее от нее до упорного торца ниппельной части продолжение; и вторую трубу с гнездом, имеющим внутреннюю резьбу, кольцевую внутреннюю поверхность и упорный торец, при этом кольцевая внутренняя поверхность имеет проходящую радиально внутрь уплотнительную поверхность; при этом способ включает в себя этапы, на которых:
вставляют первую трубу во вторую трубу до тех пор, пока наружная резьба ниппельной части не войдет в контакт с внутренней резьбой гнезда;
ввинчивают первую трубу во вторую трубу посредством наружной резьбы ниппельной части и внутренней резьбы гнезда до тех пор, пока внешняя поверхность ниппельной части не войдет в контакт с внутренней поверхностью гнезда, при этом упорный торец ниппельной части расположен на расстоянии от упорного торца гнезда, образуя зазор между ними;
дополнительно ввинчивают первую трубу во вторую трубу до тех пор, пока упорный торец ниппельной части не коснется упорного торца гнезда, образуя положение прилегания этих упорных торцов, при этом уплотнительная поверхность ниппельной части контактирует с уплотнительной поверхностью гнезда, создавая уплотнение, которое в указанном положении прилегания расположено на расстоянии от свободного конца упорных торцов; и
еще дальше ввинчивают первую трубу во вторую трубу после достижения положения прилегания упорных торцов для обеспечения свинченного положения.
10. Способ по п. 9, в котором число оборотов на этапе дополнительного ввинчивания меньше 0,5.
11. Способ по п. 10, в котором зазор составляет от 0,02 до 0,25 дюйма.
RU2017132401A 2015-02-19 2016-02-12 Резьбовое соединение труб, таких как нефтяные или газовые трубы RU2681152C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/626,297 2015-02-19
US14/626,297 US10006569B2 (en) 2015-02-19 2015-02-19 Threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes
PCT/IB2016/000396 WO2016132232A1 (en) 2015-02-19 2016-02-12 Threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681152C1 true RU2681152C1 (ru) 2019-03-04

Family

ID=55948898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132401A RU2681152C1 (ru) 2015-02-19 2016-02-12 Резьбовое соединение труб, таких как нефтяные или газовые трубы

Country Status (13)

Country Link
US (3) US10006569B2 (ru)
EP (1) EP3259436B1 (ru)
JP (1) JP6689888B2 (ru)
KR (1) KR101945656B1 (ru)
CN (2) CN107407447B (ru)
BR (1) BR112017017714B1 (ru)
CA (1) CA2977306C (ru)
HU (1) HUE047697T2 (ru)
MX (2) MX2017010518A (ru)
RU (1) RU2681152C1 (ru)
SA (1) SA517382145B1 (ru)
WO (1) WO2016132232A1 (ru)
ZA (2) ZA201704902B (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
EP3633255B1 (en) * 2017-05-22 2022-06-15 Nippon Steel Corporation Threaded connection for steel pipes
GB2569380A (en) * 2017-12-18 2019-06-19 Eaton Intelligent Power Ltd Tube connection
CN108274227B (zh) * 2018-03-05 2023-09-26 王聪 用于螺栓连接构件的自动松紧装置及其工作方法
CN109372444A (zh) * 2018-12-19 2019-02-22 中国石油大学(北京) 双导程石油套管螺纹连接机构及其套管管柱
EP3997300A1 (en) * 2019-07-12 2022-05-18 Hydril Company Threaded connection for exploration and production of a hydrocarbon well
CN112855042B (zh) * 2021-01-26 2023-03-31 中国石油天然气集团有限公司 钢管用特殊螺纹接头

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3224799A (en) * 1962-06-26 1965-12-21 Armco Steel Corp Threaded tube joint having a metal-to-metal seal
DE4446806C1 (de) * 1994-12-09 1996-05-30 Mannesmann Ag Gasdichte Rohrverbindung
RU42283U1 (ru) * 2003-02-11 2004-11-27 Калашников Владислав Алексеевич Коническое трубное резьбовое соединение
EA200800557A1 (ru) * 2005-08-09 2008-06-30 Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс Непроницаемое для газа и жидкости резьбовое трубчатое соединение
EA201170902A1 (ru) * 2008-12-29 2011-12-30 Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гес Франс Герметичное трубное соединение для применения в нефтедобывающей промышленности
RU2439416C1 (ru) * 2007-10-03 2012-01-10 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Резьбовое соединение для стальных труб
RU2471058C2 (ru) * 2007-12-28 2012-12-27 Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением
EA201290969A1 (ru) * 2010-03-29 2013-03-29 Хай Силд Энд Каплд "Хск" Фзко Улучшенное уплотнение между трубами

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3038179A (en) 1957-07-02 1962-06-12 Raymond O Wagemaker Simulated lap-strake structure
JPS5211765B2 (ru) 1972-03-31 1977-04-02
US4550937A (en) * 1978-02-27 1985-11-05 Vallourec S.A. Joint for steel tubes
US4384737A (en) * 1980-04-25 1983-05-24 Republic Steel Corporation Threaded joint for well casing and tubing
JPS587275B2 (ja) 1981-03-11 1983-02-09 株式会社 双葉オ−ト電気商会 パイプ
JPS5944552B2 (ja) * 1981-05-14 1984-10-30 新日本製鐵株式会社 高気密性油井管用ネジ継手
US4433862A (en) * 1982-04-13 1984-02-28 Otis Engineering Corporation Pipe joint
JPS58193993A (ja) 1982-05-08 1983-11-11 住友金属工業株式会社 油井管用管継手
US4629224A (en) 1983-04-26 1986-12-16 Hydril Company Tubular connection
DE3472131D1 (en) 1983-04-26 1988-07-21 Hydril Co Tubular connection with cylindrical and tapered stepped threads
US4537429A (en) 1983-04-26 1985-08-27 Hydril Company Tubular connection with cylindrical and tapered stepped threads
US4624488A (en) 1983-12-16 1986-11-25 Hydril Company Tubular connection
GB8414203D0 (en) 1984-06-04 1984-07-11 Hunting Oilfield Services Ltd Pipe connectors
JPS616488A (ja) 1984-06-20 1986-01-13 日本鋼管株式会社 油井管用ネジ継手
US4795200A (en) 1986-12-04 1989-01-03 Hydril Company Lengthened tubular pin member nose for improving sealing integrity and bearing forces
US5137310A (en) * 1990-11-27 1992-08-11 Vallourec Industries Assembly arrangement using frustoconical screwthreads for tubes
FR2725773B1 (fr) 1994-10-13 1996-11-29 Vallourec Oil & Gas Assemblage filete pour tubes
JP3287197B2 (ja) 1995-11-30 2002-05-27 住友金属工業株式会社 油井管用ねじ継手
US6047997A (en) 1996-05-15 2000-04-11 Iberia Threading, Inc. Threaded connection with radiused surfaces
US6485063B1 (en) 1996-05-15 2002-11-26 Huey P. Olivier Connection
EP0916883B1 (en) 1997-05-30 2006-06-28 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Screw joint for oil well pipe
CN2351541Y (zh) * 1998-08-27 1999-12-01 辽河石油勘探局钻井二公司 无接箍有台肩双级同步螺纹管
US6206436B1 (en) * 1999-02-19 2001-03-27 Hydril Company Differential wedge thread for threaded connector
US7690696B2 (en) 1999-04-19 2010-04-06 Hydril Company Wedge thread with torque shoulder
DE19955377C2 (de) 1999-11-10 2002-05-02 Mannesmann Ag Rohrverbindung
US6311790B1 (en) * 2000-05-23 2001-11-06 The Charles Machines Works, Inc. Removable boring head with tapered shank connector
US6626471B2 (en) 2000-08-10 2003-09-30 Hydril Company Double flex seal for tubular connection
FR2833335B1 (fr) 2001-12-07 2007-05-18 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete tubulaire superieur contenant au moins un element filete avec levre d'extremite
FR2844331B1 (fr) * 2002-01-03 2004-11-26 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Procede de realisation d'un joint tubulaire etanche avec expansion plastique
US7077197B2 (en) 2003-12-19 2006-07-18 Weatherford/Lamb, Inc. Expandable tubular connection
JP2005240888A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Jfe Steel Kk 油井管用ねじ継手
EP2002165B1 (en) 2006-03-31 2017-09-06 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Tubular threaded joint
EP2035645B1 (en) 2006-06-16 2014-10-15 Vermeer Manufacturing Company Microtunnelling system and apparatus
FR2913746B1 (fr) 2007-03-14 2011-06-24 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete tubulaire etanche pour sollicitations de pression interieure et exterieure
CN201121782Y (zh) * 2007-10-30 2008-09-24 达力普集团有限公司 具有高密封性的螺纹套管
FR2923283B1 (fr) * 2007-11-07 2012-10-05 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete comprenant au moins un element filete avec levre d'extremite pour tube metallique.
WO2009060552A1 (en) 2007-11-08 2009-05-14 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Threaded joint for steel pipes
FR2939490B1 (fr) * 2008-12-10 2013-01-18 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint tubulaire etanche utilise dans l'industrie du petrole et procede de realisation d'un tel joint
FR2945850B1 (fr) * 2009-05-20 2011-06-24 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Ensemble pour la fabrication d'un joint filete pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures et joint filete resultant
FR2952993B1 (fr) * 2009-11-20 2011-12-16 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete
CN201620767U (zh) * 2010-03-31 2010-11-03 中国石油天然气股份有限公司 多层开采分层测压分层求产管柱
JP5891700B2 (ja) 2011-10-17 2016-03-23 Jfeスチール株式会社 管のねじ継手
US8894101B2 (en) * 2012-09-07 2014-11-25 Vetco Gray Inc. Protected integral metal to metal seal
US9869139B2 (en) 2012-11-28 2018-01-16 Ultra Premium Oilfield Services, Ltd. Tubular connection with helically extending torque shoulder
US9388925B2 (en) 2013-02-05 2016-07-12 Ultra Premium Oilfield Services, Ltd Tubular connection center shoulder seal
US10428594B2 (en) * 2013-11-22 2019-10-01 Vetco Gray, LLC Alignment guide feature for metal to metal seal protection on mechanical connections and couplings
US10006569B2 (en) 2015-02-19 2018-06-26 Arcelormittal Tubular Products Luxembourg S.A. Threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes
RU158152U1 (ru) 2015-08-14 2015-12-20 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" Высокогерметичное муфтовое резьбовое соединение нефтепромысловых труб
RU160886U1 (ru) 2015-08-21 2016-04-10 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" Высокогерметичное резьбовое соединение электросварных обсадных нефтепромысловых труб

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3224799A (en) * 1962-06-26 1965-12-21 Armco Steel Corp Threaded tube joint having a metal-to-metal seal
DE4446806C1 (de) * 1994-12-09 1996-05-30 Mannesmann Ag Gasdichte Rohrverbindung
RU42283U1 (ru) * 2003-02-11 2004-11-27 Калашников Владислав Алексеевич Коническое трубное резьбовое соединение
EA200800557A1 (ru) * 2005-08-09 2008-06-30 Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс Непроницаемое для газа и жидкости резьбовое трубчатое соединение
RU2439416C1 (ru) * 2007-10-03 2012-01-10 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Резьбовое соединение для стальных труб
RU2471058C2 (ru) * 2007-12-28 2012-12-27 Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс Изолированное резьбовое трубное соединение, устойчивое к последовательным нагрузкам давлением
EA201170902A1 (ru) * 2008-12-29 2011-12-30 Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гес Франс Герметичное трубное соединение для применения в нефтедобывающей промышленности
EA201290969A1 (ru) * 2010-03-29 2013-03-29 Хай Силд Энд Каплд "Хск" Фзко Улучшенное уплотнение между трубами

Also Published As

Publication number Publication date
US20180259098A1 (en) 2018-09-13
CN107407447B (zh) 2019-09-17
CN110552633A (zh) 2019-12-10
EP3259436A1 (en) 2017-12-27
EP3259436B1 (en) 2019-11-20
CA2977306A1 (en) 2016-08-25
SA517382145B1 (ar) 2022-05-08
BR112017017714A2 (pt) 2018-04-10
CA2977306C (en) 2019-09-17
MX2021000833A (es) 2021-03-25
JP6689888B2 (ja) 2020-04-28
BR112017017714B1 (pt) 2023-02-23
ZA201704902B (en) 2020-09-30
HUE047697T2 (hu) 2020-05-28
ZA201904029B (en) 2021-03-31
MX2017010518A (es) 2018-03-15
JP2018505368A (ja) 2018-02-22
BR112017017714A8 (pt) 2022-12-27
US20160245433A1 (en) 2016-08-25
WO2016132232A1 (en) 2016-08-25
US20200200303A1 (en) 2020-06-25
KR20180013841A (ko) 2018-02-07
KR101945656B1 (ko) 2019-02-07
US10006569B2 (en) 2018-06-26
US11614184B2 (en) 2023-03-28
CN107407447A (zh) 2017-11-28
CN110552633B (zh) 2022-01-14
US10612700B2 (en) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2681152C1 (ru) Резьбовое соединение труб, таких как нефтяные или газовые трубы
RU2659834C1 (ru) Резьбовое соединение для стальных труб
JP5723934B2 (ja) 内部及び外部連続的圧力荷重の下でリークプルーフである螺子管継手
RU2711367C2 (ru) Трубное соединение с резьбой самоблокирующейся формы, используемое в нефтедобывающей промышленности
JP6139708B2 (ja) 鋼管用ねじ継手
RU2720524C1 (ru) Резьбовое соединение для стальных труб
RU2694698C1 (ru) Резьбовое соединение для стальной трубы
RU2756365C9 (ru) Резьбовое соединение для стальных труб
CN111133242B (zh) 钢管用螺纹接头
RU2718867C1 (ru) Резьбовое соединение
CN110382812B (zh) 用于管件的螺纹接头
US9829128B2 (en) Compressible coupling
RU2020124403A (ru) Резьбовое упорное соединение класса премиум
US1849066A (en) Tight holding coupling
US2791452A (en) Wedge type of compression tube coupling
US8246086B2 (en) Low cost, high performance pipe connection
US20060157982A1 (en) Pipe connection
RU185638U1 (ru) Герметичное резьбовое соединение
RU2486396C1 (ru) Резьбовое соединение для соединения стальных труб
US2326929A (en) Metallic conduit and coupling therefor
UA128594C2 (uk) Нарізне з'єднання
RU2762926C1 (ru) Резьбовое соединение для стальных труб
JP2018025278A (ja) 管継手接続構造
JP2023533809A (ja) ねじ継手

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20200218