RU2705783C1 - Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента - Google Patents
Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705783C1 RU2705783C1 RU2019103584A RU2019103584A RU2705783C1 RU 2705783 C1 RU2705783 C1 RU 2705783C1 RU 2019103584 A RU2019103584 A RU 2019103584A RU 2019103584 A RU2019103584 A RU 2019103584A RU 2705783 C1 RU2705783 C1 RU 2705783C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peripheral surface
- annular peripheral
- arc
- nipple
- coupling
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 87
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 79
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims abstract description 74
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 54
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- F16L15/04—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with additional sealings
-
- 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
- F16L15/06—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints characterised by the shape of the screw-thread
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к резьбовому соединению для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, обладающему отличной герметичностью. Резьбовое соединение содержит ниппель с внешней кольцевой периферийной поверхностью, сформированной на концевой торцовой стороне стальной трубы, и участком с внешней резьбой, выполненным на поверхности, отходящей от внешней кольцевой периферийной поверхности к центру стальной трубы в осевом направлении; и муфту с полостью, в которую входит ниппель, в которой выполнены участок с внутренней резьбой, входящий в зацепление с участком с внешней резьбой, и внутренняя кольцевая периферийная поверхность, входящая в контакт и упирающаяся во внешнюю кольцевую периферийную поверхность; в котором ниппель и муфта соединены друг с другом с помощью резьбового соединения участка с внешней резьбой с участком с внутренней резьбой таким образом, что внешняя кольцевая периферийная поверхность и внутренняя кольцевая периферийная поверхность входят в контакт друг с другом. Участок контакта между внешней кольцевой периферийной поверхностью и внутренней кольцевой периферийной поверхностью образует уплотнительный участок, причем внешняя кольцевая периферийная поверхность, образующая уплотнительный участок ниппеля, выполнена в виде дуги выступающей формы, а внутренняя кольцевая периферийная поверхность, образующая уплотнительный участок муфты, выполнена в виде дуги утопленной формы. Величина разности между радиусами кривизны дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается в диапазоне ±10% и величина разности расстояний в направлении по оси трубы между расположением центра дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и расположением центра дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается равной 2 мм или менее. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается резьбового соединения для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, обладающего отличной герметичностью, оптимальной для соединения трубных изделий нефтепромыслового сортамента, используемых при проведении разведывательных работ на нефтяных и газовых скважинах, а также при добыче нефти и газа в целом.
Уровень техники
Резьбовые соединения для труб широко применялись для соединения стальных труб, используемых в нефтехранилищах нефтяной промышленности, таких как трубные изделия нефтепромыслового сортамента. Для соединения стальных труб, используемых при поиске и добыче нефти и газа, обычно используется стандартное резьбовое соединение, выполненное в соответствии с требованиями стандарта API (Американского нефтяного института). Однако в происходящее в последнее время углубление скважин для добычи сырой нефти и природного газа, а также увеличение количества горизонтальных и наклонно-направленных скважин привели к значительному усложнению условий проведения операций бурения и добычи. Кроме того, увеличилось количество скважин, функционирующих в крайне неблагоприятных окружающих условиях, например, в океане и полярных районах, в результате чего произошло значительное расширение диапазона требований, предъявляемым к рабочим характеристикам резьбовых соединений по прочности на сжатие, прочности на изгиб, герметичности (сопротивляемости внешнему давлению). Ввиду вышесказанного, возросло количество случаев применения специальных резьбовых соединений, так называемых "резьбовых соединений высшего качества", и требования, предъявляемых к рабочим характеристикам резьбовых соединений высшего качества, также постоянно возрастают. Резьбовое соединение высшего качества, как правило, представляет собой соединение муфтового типа, включающее в себя элемент с наружной резьбой и элемент с внутренней резьбой, имеющие соответствующие конические резьбы, металлоконтактный уплотнительный участок (далее "уплотнительный участок") и заплечик для передачи крутящего момента (далее "заплечик") на соответствующих трубах, соединяемых друг с другом. Коническая резьба играет важную роль для жесткого соединения труб друг с другом. Металлический контакт на уплотнительном участке обеспечивает герметичность путем введения в контакт друг с другом элемента с внутренней резьбой (далее "муфта") и элемента с наружной резьбой (далее "ниппель"), и заплечики для передачи крутящего момента образуют торцы, выполняющие функцию упоров при затягивании соединения. На фиг. 3A, фиг. 3B и фиг. 3C схематично показано резьбовое соединение высшего качества муфтового типа для трубных изделий нефтепромыслового сортамента.
На фиг. 3A - 3C приведены также виды в разрезе резьбовых соединений для круглой трубы в осевом направлении трубы, схематично показывающие резьбовое соединение высшего качества муфтового типа для трубных изделий нефтепромыслового сортамента. Резьбовое соединение содержит ниппель 1 и муфту 2, по размерам соответствующую ниппелю. Ниппель 1 содержит участок 4 с внешней резьбой на своей внешней поверхности и участок без резьбы, называемый передней частью 5, расположенный на конце ниппеля рядом с участком 4 с внешней резьбой. Передняя часть 5 содержит металлоконтактный уплотнительный участок 7 на своей внешней периферической поверхности и заплечик 9 для передачи крутящего момента на своей торцовой поверхности. Муфта 2, контактирующая с ниппелями 1, представляет собой деталь, которая содержит участки 3 с внутренней резьбой, металлоконтактный уплотнительный участок 8 и заплечик 10 для передачи крутящего момента на своей внутренней поверхности, причем указанные участки 3, 8 и 10 с помощью резьбы соединены или введены в контакт с участком 4 с внешней резьбой 4, металлоконтактным уплотнительным участком 7 и заплечиком 9 для передачи крутящего момента соответствующего ниппеля 1.
В существующем уровне техники, касающемся резьбовых соединений высшего качества с повышенной герметичностью, например, в патентном документе 1 раскрывается трубное соединение, в котором радиус кривизны поверхности уплотнительного участка со стороны ниппеля и радиус кривизны поверхности уплотнительного участка со стороны муфты, соответствующий поверхности уплотнительного участка со стороны ниппеля, практически равны друг другу, что обеспечивает снижение концентрации напряжений, когда ниппель и муфта полностью входят в зацепление друг с другом, в результате чего уплотнение трудно нарушить даже при воздействии на резьбовое соединение высшего качества внутреннего давления или внешней нагрузки.
Список противопоставленных материалов
Патентный документ
Патентный документ 1: JP-A-60-260792
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
В конструкции, раскрываемой в Патентном документе 1, поверхность уплотнительного участка со стороны ниппеля и со стороны муфты разделена на три дуги, и эти дуги имеют практически одинаковый радиус кривизны. Однако положение дуг четко не определено, в результате чего при соединении труб часто не обеспечивается достаточный контакт на уплотнительном участке, то есть проблема обеспечения герметичности остается нерешенной.
Цель настоящего изобретения заключается в устранении указанного недостатка и создании резьбового соединения для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, обеспечивающего отличную герметичность.
Решение проблемы
Изобретатели настоящего изобретения провели обширные исследования для устранения вышеупомянутого недостатка, и ими было обнаружено следующее.
В настоящем изобретении авторами было обнаружено, что путем выбора разности между радиусами кривизны участка дуги внешней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок ниппеля, и участка дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок муфты, таким образом, чтобы величина этой разности находилась в определенном заданном диапазоне, а также при одновременном расположении центра участка дуги внешней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок ниппеля, и центра участка дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок муфты, рядом друг с другом, таким образом, чтобы расстояние между этими центрами в направлении по оси трубы составляло 2 мм или менее, обеспечивается значительное повышение герметичности соединения.
Настоящее изобретение основано на вышеуказанной идее, и суть настоящего изобретения заключается в следующем.
[1] Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, содержащее:
ниппель с внешней кольцевой периферийной поверхностью, сформированной на концевой торцовой стороне стальной трубы, и участком с внешней резьбой, выполненным на поверхности, отходящей от внешней кольцевой периферийной поверхности к центру стальной трубы в осевом направлении; и муфта с полостью, в которую входит ниппель, в которой выполнены участок с внутренней резьбой, входящий в зацепление с участком с внешней резьбой, и внутренняя кольцевая периферийная поверхность, входящая в контакт и упирающаяся во внешнюю кольцевую периферийную поверхность; в котором ниппель и муфта соединены друг с другом с помощью резьбового соединения участка с внешней резьбой с участком с внутренней резьбой, таким образом, что внешняя кольцевая периферийная поверхность и внутренняя кольцевая периферийная поверхность входят в контакт друг с другом, и участок контакта между внешней кольцевой периферийной поверхностью и внутренней кольцевой периферийной поверхностью образует уплотнительный участок; причем внешняя кольцевая периферийная поверхность, образующая уплотнительный участок ниппеля, выполнена в виде дуги выступающей формы, а внутренняя кольцевая периферийная поверхность, образующая уплотнительный участок муфты, выполнена в виде дуги утопленной формы; величина разности между радиусами кривизны дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается в диапазоне ±10%; и величина разности расстояний в направлении по оси трубы между расположением центра дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и расположением центра дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается равной 2 мм или менее.
[2] Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, описанное в п. [1], отличающееся тем, что разность расстояний в направлении по оси трубы между центром дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и центром дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается равным 1 мм или менее.
[3] Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, описанное в п. [1] или [2], отличающееся тем, что уплотнительный участок и заплечик ниппеля соединены друг с другом дугой меньше дуги внешней кольцевой периферийной поверхности, а уплотнительный участок и заплечик муфты соединены друг с другом дугой меньше дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности.
Используемый в настоящем описании термин "отличная герметичность" означает, что при проведении теста по оценке герметичности в соответствии со стандартом ISO13679:2002 протекание соединения не происходит даже при напряжении сжатия 80% или более.
Полезный эффект изобретения
Согласно настоящему изобретению, можно получить резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, обладающее отличной герметичностью.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1A, фиг. 1B и фиг. 1C приведены виды в разрезе резьбового соединения для трубных изделий нефтепромыслового сортамента в собранном виде для описания одного из возможных вариантов реализации настоящего изобретения; на фиг. 1A показан вид в разрезе в осевом направлении трубы, на фиг. 1B – вид в разрезе в увеличенном масштабе области вблизи уплотнительного участка в процессе соединения, и на фиг. 1C приведен вид в разрезе в увеличенном масштабе части уплотнительного участка в области вблизи уплотнительного участка после соединения.
На фиг. 2A, фиг. 2B и фиг. 2C приведены виды в разрезе в увеличенном масштабе части уплотнительного участка и области вблизи уплотнительного участка на фиг. 1A; фиг. 2A – вид в разрезе в увеличенном масштабе передней части и области вблизи передней части; фиг. 2B – вид в разрезе в увеличенном масштабе муфты, демонстрирующий уплотнительный участок и область вокруг уплотнительного участка, и фиг. 2C – вид в разрезе в увеличенном масштабе ниппеля, показывающий уплотнительный участок и область вокруг уплотнительного участка.
На фиг. 3A, фиг. 3B и фиг. 3C приведены виды в разрезе в увеличенном масштабе обычного резьбового соединения для труб; фиг. 3A – вид в разрезе в увеличенном масштабе в осевом направлении трубы, фиг. 3B – вид в разрезе в увеличенном масштабе уплотнения и области вокруг уплотнения после соединения, и на фиг. 3C приведен вид в разрезе в увеличенном масштабе резьбового участка после соединения.
Осуществление изобретения
Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения. На фиг. 1A, фиг. 1B и фиг. 1C приведены виды в разрезе резьбового соединения для трубных изделий нефтепромыслового сортамента для описания одного из возможных вариантов реализации настоящего изобретения; на фиг. 1A показан вид в разрезе в осевом направлении трубы, на фиг. 1B – вид в разрезе в увеличенном масштабе области вблизи уплотнительного участка в процессе соединения, и на фиг. 1C приведен вид в разрезе в увеличенном масштабе части уплотнительного участка в области вблизи уплотнительного участка после соединения.
Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента согласно настоящему изобретению представляет собой, например, резьбовое соединение для стальных труб, в котором ниппели 1 и муфта 2 соединены друг с другом с помощью резьбы, как показано на фиг. 1A и фиг. 1B. Ниппель 1 содержит участок 4 с внешней резьбой и переднюю часть 5, отходящую от участка 4 с внешней резьбой к торцовой стороне. Передняя часть 5 содержит заплечик 9, выполненный на конце, и уплотнительный участок 7, расположенный рядом с заплечиком 9. Муфта 2 содержит полость, в которую входит ниппель. Муфта 2 содержит участок 3 с внутренней резьбой, который с помощью резьбы соединен с участком 4 с внешней резьбой и образует резьбовой участок, уплотнительный участок 8, расположенный напротив уплотнительного участка 7 ниппеля 1, и заплечик 10, контактирующий с заплечиком 9 ниппеля 1. Согласно настоящему изобретению, ниппель 1 содержит внешнюю кольцевую периферийную поверхность 12, выполненную на концевой торцовой стороне стальной трубы, а на муфте 2 выполнена внутренняя кольцевая периферийная поверхность 13, расположенная напротив ниппеля 1, которая входит в контакт и упирается во внешнюю кольцевую периферийную поверхность 12 ниппеля 1. Ниппель 1 и муфта 2 соединены друг с другом с помощью резьбы, таким образом, что металлические поверхности уплотнительного участка 7 ниппеля 1 и уплотнительного участка 8 муфты 2 входят в контакт друг с другом, и данный контакт образует уплотнительный участок 11.
В резьбовом соединении согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 1C, радиус кривизны дуги внешней кольцевой периферийной поверхности 12 ниппеля 1 и радиус кривизны дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности 13 муфты 2 практически равны друг другу, и расстояние ∆L по оси трубы между центром (Cp) дуги P1 (14) внешней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок 11 ниппеля 1 (далее везде "дуга, образующая уплотнительный участок ниппеля), и центром (Cb) дуги B1 (15) внутренней кольцевой периферийной поверхности, которая образует уплотнительный участок 11 муфты 2 (далее везде "дуга, образующая уплотнительный участок муфты), выбраны близкими друг к другу. В этом варианте реализации дуга, образующая уплотнительный участок, является дугой наиболее взаимодействующего участка (ширина заштрихованного участка на фиг. 1C и фиг. 2A).
Путем формирования внешней кольцевой периферийной поверхности 12, образующей уплотнительный участок 11 ниппеля 1 в виде дуги выступающей формы, и формирования внутренней кольцевой периферийной поверхности 13, образующей уплотнительный участок 11 муфты 2 в виде дуги утопленной формы, расположенной напротив внешней кольцевой периферийной поверхности 12, обеспечивается увеличение длины области контакта. Благодаря этому достигается улучшение герметичности соединения.
Для достижения вышеупомянутого эффекта улучшения герметичности разность ((Rp2-Rb2)/Rp2 × 100) между радиусом кривизны Rp2 дуги P1 (14) внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля 1 и радиуса кривизны Rb2 дуги B1 (15) внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты 2 не должна превышать 10%.
И, наоборот, если вышеуказанная разность будет превышать ±10%, достаточная длина области контакта уплотнительного участка не может быть обеспечена, и, следовательно, желаемая герметичность соединения не может быть достигнута.
Для того, чтобы привести выступающую дугу P1 (14) внешней кольцевой периферийной поверхности, образующую уплотнительный участок 11 ниппеля 1, и утопленную дугу B1 (15) внутренней кольцевой периферийной поверхности, образующую уплотнительный участок 11 муфты 2, в контакт друг с другом, дополнительно к вышеупомянутому условию, необходимо, чтобы центр Cp дуги P1 (14) ниппеля 1, образующей уплотнительный участок 11, и центр Cb дуги B1 (15) муфты 2, образующей уплотнительный участок 11, были расположены рядом друг с другом в направлении по оси трубы. С учетом вышеизложенного, авторами настоящего изобретения были проведены обширные исследования с целью расположения центра Cp дуги P1 (14) ниппеля 1, образующей уплотнительный участок 11 и центра Cb дуги B1 (15) муфты 2 как можно ближе друг к другу с разностью ∆L в направлении по оси трубы. В результате было обнаружено, что повысить герметичность соединения можно обеспечить путем расположения центра Cp дуги P1 ниппеля и центра Cb дуги B1 муфты рядом друг с другом с разностью ∆L расстояния по оси трубы, равной 2 мм или менее. Предпочтительно, чтобы разность ∆L расстояний по оси трубы между расположением центра Cp дуги P1 ниппеля и расположением центра Cb дуги B1 муфты составляла 1 мм или менее. И, наоборот, если разность ∆L между расстояниями по оси трубы центра Cp дуги P1 ниппеля и центра Cb дуги B1 муфты составляет более 2 мм, вышеупомянутые дуги не входят в плотный контакт друг с другом, указанный контакт является неоднородным, и длина области контакта является недостаточной, в результате чего герметичность соединения не обеспечивается.
Ниже рассматривается расположение центра (Cp) дуги P1 внешней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок ниппеля, и центра (Cb) дуги B1 внутренней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок муфты. На фиг. 2A, фиг. 2B и фиг. 2C приведен вид в разрезе в увеличенном масштабе части уплотнительного участка вблизи уплотнительного участка, показанного на фиг. 1A. На этих чертежах показан пример конструкции, в которой уплотнительный участок и заплечик соединены друг с другом по одной небольшой дуге.
Как показано на фиг. 2A, фиг. 2B и фиг. 2C, расположение центра (Cp) дуги P1 внешней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок ниппеля, определяется расстоянием Lp от конца Pt ниппеля 1 до центра Cp дуги P1 (14) внешней кольцевой периферийной поверхности. Расположение центра (Cb) дуги B1 внутренней кольцевой периферийной поверхности, образующей уплотнительный участок муфты, определяется расстоянием Lb от конца Bt муфты 2 до центра Cb дуги B1 (15) внутренней кольцевой периферийной поверхности.
При образовании резьбового соединении ниппеля с муфтой, ниппель и муфта располагаются в направлении по оси таким образом, что торцы заплечиков 9 и 10 упираются друг в друга, и, таким образом, конец Pt ниппеля 1 и дальний конец Bt муфты 2 становятся начальными точками упругой деформации. Таким образом, расстояния Lp и Lb от конца Pt ниппеля 1 и от дальнего конца Bt муфты 2 до центров Cp и Cb соответствующих дуг становятся важными. Чем ближе располагаются центры Cb и Cp соответствующих дуг, тем более возможным становится введение уплотнительных участков в контакт друг с другом с достаточной длиной области контакта, и, следовательно, близкое расположение центров Cb и Cp является важным условием настоящего изобретения. Соответственно, расположение центров дуги, образующей уплотнительный участок ниппеля, и дуги, образующей уплотнительный участок муфты, выбираются таким образом, чтобы выполнялись требования по формулам (1) - (3).
Lb = Rb1 + (Rb2 - Rb1) cosθb1 …………………………………… (1)
Lp = Rp1 + (Rp2 - Rp1) cosθp1 …………………………………… (2)
∆L = |Lb - Lp| ≤ 2 мм …………………………………………… (3),
в которых:
Lb - расстояние по оси трубы от центра Cb дуги, образующей уплотнительный участок муфты, до дальнего конца Bt муфты;
Lb - расстояние по оси трубы от центра Cp дуги, образующей уплотнительный участок ниппеля, до конца Pt ниппеля;
∆L=|Lb-Lp| - разность расстояний в направлении по оси трубы между центрами Cb и Cp дуг, образующих уплотнительные участки муфты и ниппеля;
Rb1 - радиус небольшой дуги, соединяющей уплотнительный участок 15 с заплечиком 10 муфты;
Rb2 - радиус дуги B1, образующей уплотнительный участок 15 муфты;
Rp1 - радиус небольшой дуги, соединяющей уплотнительный участок 14 с заплечиком ниппеля 9;
Rp2 - радиус дуги P1, образующей уплотнительный участок 14 ниппеля;
θb1 – центральный угол небольшой дуги, соединяющей уплотнительный участок 15 с заплечиком 10 муфты;
θp1 - центральный угол небольшой дуги, соединяющей уплотнительный участок 14 с заплечиком 9 ниппеля.
Предпочтительно, чтобы величина радиусов Rb2 и Rp2 уплотнительных участков составляла от 4 мм до 30 мм. Если величина радиуса слишком мала, длина области контакта уплотнительного участка становится недостаточной, и, таким образом, герметичность соединения не обеспечивается. И, наоборот, если величина радиуса слишком велика, резьбовое соединение не может быть получена до тех пор, пока длина передней части не будет сильно увеличена. В этом случае, сильно увеличенная длина передней части уменьшает жесткость ниппеля, и, следовательно, не может быть получено достаточное давление на поверхность, то есть не обеспечивается герметичность соединения.
Пример 1
Далее настоящее изобретение будет подробно проиллюстрировано с помощью примера. Настоящее изобретение не ограничивается приведенным ниже примером.
Были разработаны и произведены трубы из стали марки Q125 по стандарту API 5CT с внешним диаметром 9-5/8 дюйм (244,475 мм) и толщиной стенки 0,545 дюйм (13,843 мм) с резьбой на ниппелях соответствующих размеров, приведенных в Таблице 1, и муфтами, размеры которых соответствуют размерам вышеуказанных ниппелей. Конструкция соединения была выполнена таким образом, что уплотнительный участок и заплечик соединяются друг с другом по одной небольшой дуге, как показано на фиг. 2A, фиг. 2B и фиг. 2C.
Тест по оценке герметичности данных резьбовых соединений проводился в соответствии со стандартом ISO13679:2002. Степень трудности проведения испытаний была установлена для труб уровня CAL IV, и один образец использовался в качестве опытного образца. Согласно настоящему изобретению, результаты теста по оценке герметичности оценивались показателем "хорошо" в случае отсутствия протекания даже при приложении к соединению напряжения сжатия величиной 80% или более при кривой пространственного напряжения 95%, рассчитанной для предела текучести стали марки Q125 по стандарту API 5CT. Полученные при проведении теста результаты приведены в Таблице 1.
Как видно из Таблицы 1, в резьбовом соединении для трубных изделий нефтепромыслового сортамента согласно настоящему изобретению (уровни №№ 1-4 примеров настоящего изобретения) на всех уровнях протекание соединения не происходит даже при напряжении сжатия, составляющем 80% или более для кривой пространственного напряжения 95%, рассчитанной для предела текучести стали марки Q125 по стандарту API 5CT. Таким образом, резьбовые соединения для трубных изделий нефтепромыслового сортамента в тесте по оценке герметичности получили оценку "хорошо". В частности, когда разность ∆L между точками расположения центров (в направлении по оси трубы) дуг, образующих уплотнительные участки муфты и ниппеля, выбиралась равной 1 мм или менее (уровни №№ 3 и 4), протекание соединения не происходило, даже при приложении напряжения сжатия of 100% для кривой пространственного напряжения 95%, рассчитанной для предела текучести стали марки Q125 по стандарту API 5CT, и, соответственно, резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента по результатам теста на герметичность получило оценку "хорошо". На основании результатов проведенного тестирования был сделан вывод, что такое резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента обладает отличной герметичностью. И, наоборот, резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, не соответствующее настоящему изобретению (уровни №№ 5-8 тестов на герметичность) продемонстрировало более низкую герметичность.
Из сказанного выше можно сделать вывод, что резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, разность между радиусами кривизны дуги P1 ниппеля и дуги B1 муфты 2 в котором составляет не более ±10%, и разность ∆L между точками расположения центра дуги, образующей уплотнительный участок ниппеля, и центра дуги, образующей уплотнительный участок муфты, составляет не более ±2 мм, обладает отличной герметичностью.
Цифровые обозначения ссылочных позиций
1: ниппель
2: муфта
3: участок с внутренней резьбой
4: участок с внешней резьбой
5: передняя часть
7, 8: металлоконтактный уплотнительный участок
9, 10: заплечик (заплечик для передачи крутящего момента)
11: уплотнительный участок
12: внешняя кольцевая периферийная поверхность
13: внутренняя кольцевая периферийная поверхность
14: дуга P1 внешней кольцевой периферийной поверхности, образующая уплотнительный участок
15: дуга B1 внутренней кольцевой периферийной поверхности, образующая уплотнительный участок.
Claims (9)
1. Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента, содержащее:
ниппель с внешней кольцевой периферийной поверхностью, сформированной на концевой торцовой стороне стальной трубы, и участком с внешней резьбой, выполненным на поверхности, отходящей от внешней кольцевой периферийной поверхности к центру стальной трубы в осевом направлении; и
муфту с полостью, в которую входит ниппель, в которой выполнены участок с внутренней резьбой, входящий в зацепление с участком с внешней резьбой, и внутренняя кольцевая периферийная поверхность, входящая в контакт и упирающаяся во внешнюю кольцевую периферийную поверхность; в котором
ниппель и муфта соединены друг с другом с помощью резьбового соединения участка с внешней резьбой с участком с внутренней резьбой таким образом, что внешняя кольцевая периферийная поверхность и внутренняя кольцевая периферийная поверхность входят в контакт друг с другом и участок контакта между внешней кольцевой периферийной поверхностью и внутренней кольцевой периферийной поверхностью образует уплотнительный участок; причем
внешняя кольцевая периферийная поверхность, образующая уплотнительный участок ниппеля, выполнена в виде дуги выступающей формы, а внутренняя кольцевая периферийная поверхность, образующая уплотнительный участок муфты, выполнена в виде дуги утопленной формы;
величина разности между радиусами кривизны дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается в диапазоне ±10% и
величина разности расстояний в направлении по оси трубы между расположением центра дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и расположением центра дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается равной 2 мм или менее.
2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что величина разности расстояний в направлении по оси трубы между центром дуги внешней кольцевой периферийной поверхности ниппеля и центром дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности муфты выбирается равной 1 мм или менее.
3. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что уплотнительный участок и заплечик ниппеля соединены друг с другом дугой меньше дуги внешней кольцевой периферийной поверхности, а уплотнительный участок и заплечик муфты соединены друг с другом дугой меньше дуги внутренней кольцевой периферийной поверхности.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016163959 | 2016-08-24 | ||
| JP2016-163959 | 2016-08-24 | ||
| PCT/JP2017/026245 WO2018037781A1 (ja) | 2016-08-24 | 2017-07-20 | 油井管用ねじ継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705783C1 true RU2705783C1 (ru) | 2019-11-11 |
Family
ID=61245691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019103584A RU2705783C1 (ru) | 2016-08-24 | 2017-07-20 | Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11255134B2 (ru) |
| EP (1) | EP3505803B1 (ru) |
| JP (2) | JP6919967B2 (ru) |
| CN (2) | CN107780852B (ru) |
| AR (1) | AR109389A1 (ru) |
| AU (1) | AU2017316876B2 (ru) |
| BR (1) | BR112019002622B1 (ru) |
| CA (1) | CA3032483C (ru) |
| ES (1) | ES2898052T3 (ru) |
| MX (1) | MX2019001519A (ru) |
| MY (1) | MY197300A (ru) |
| RU (1) | RU2705783C1 (ru) |
| SA (1) | SA519401041B1 (ru) |
| UA (1) | UA122027C2 (ru) |
| WO (1) | WO2018037781A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767871C1 (ru) * | 2021-09-20 | 2022-03-22 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Резьбовое соединение трубных изделий нефтепромыслового сортамента |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2898052T3 (es) * | 2016-08-24 | 2022-03-03 | Jfe Steel Corp | Unión roscada para tubería de pozo de petróleo |
| CA3109436C (en) * | 2018-08-21 | 2023-07-18 | Nippon Steel Corporation | Threaded connection for steel pipes |
| CN112840151B (zh) * | 2018-10-02 | 2022-07-15 | 日本制铁株式会社 | 钢管用螺纹接头 |
| EP4083369A4 (en) * | 2019-12-26 | 2023-01-18 | JFE Steel Corporation | THREADED CONNECTOR FOR PIPES |
| US20230349241A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | Saudi Arabian Oil Company | Tubular Coupling Assembly With Modified Buttress Thread |
| US11940064B2 (en) | 2022-06-17 | 2024-03-26 | Saudi Arabian Oil Company | Threaded tubular connection |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4899716A (ru) * | 1972-03-31 | 1973-12-17 | ||
| US4384737A (en) * | 1980-04-25 | 1983-05-24 | Republic Steel Corporation | Threaded joint for well casing and tubing |
| JPS60260792A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-23 | 川崎製鉄株式会社 | 管継手 |
| JP2005308201A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-11-04 | Jfe Steel Kk | 油井鋼管用継手 |
| RU76099U1 (ru) * | 2008-04-30 | 2008-09-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тмк-Премиум Сервис" | Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0916883B1 (en) | 1997-05-30 | 2006-06-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Screw joint for oil well pipe |
| ITRM20020445A1 (it) * | 2002-09-06 | 2004-03-07 | Tenaris Connections Bv | Giunzione filettata per tubi. |
| FR2863029B1 (fr) * | 2003-11-28 | 2006-07-07 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Realisation, par expansion plastique, d'un joint tubulaire etanche avec surepaisseur(s) de matiere locale(s) initiale(s) |
| BRPI0920855B1 (pt) * | 2008-10-20 | 2020-09-15 | Nippon Steel Corporation | Junta rosqueada para tubos de aço |
| GB201005247D0 (en) * | 2010-03-29 | 2010-05-12 | Hsc Fzco | An improved seal between pipes |
| CN101864908A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-10-20 | 衡阳鸿菱石油管材有限责任公司 | 管螺纹接头 |
| JP4930647B1 (ja) * | 2010-06-30 | 2012-05-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管用ねじ継手 |
| GB201019413D0 (en) * | 2010-11-17 | 2010-12-29 | Hsc Fzco | An improved seal between pipes |
| US20160186899A1 (en) * | 2011-08-05 | 2016-06-30 | Vallourec Oil And Gas France | Tubular connection with self-locking thread form used in the oil industry |
| MY175905A (en) * | 2012-01-19 | 2020-07-15 | Nippon Steel Corp | Threaded joint for pipes |
| JP5978953B2 (ja) * | 2012-11-26 | 2016-08-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管用ねじ継手 |
| JP6051811B2 (ja) * | 2012-11-27 | 2016-12-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管用ねじ継手 |
| ES2898052T3 (es) * | 2016-08-24 | 2022-03-03 | Jfe Steel Corp | Unión roscada para tubería de pozo de petróleo |
-
2017
- 2017-07-20 ES ES17843268T patent/ES2898052T3/es active Active
- 2017-07-20 MX MX2019001519A patent/MX2019001519A/es unknown
- 2017-07-20 MY MYPI2019000657A patent/MY197300A/en unknown
- 2017-07-20 US US16/323,871 patent/US11255134B2/en active Active
- 2017-07-20 UA UAA201901269A patent/UA122027C2/uk unknown
- 2017-07-20 EP EP17843268.8A patent/EP3505803B1/en active Active
- 2017-07-20 AU AU2017316876A patent/AU2017316876B2/en active Active
- 2017-07-20 CA CA3032483A patent/CA3032483C/en active Active
- 2017-07-20 WO PCT/JP2017/026245 patent/WO2018037781A1/ja active Application Filing
- 2017-07-20 BR BR112019002622-3A patent/BR112019002622B1/pt active IP Right Grant
- 2017-07-20 RU RU2019103584A patent/RU2705783C1/ru active
- 2017-07-20 JP JP2017550261A patent/JP6919967B2/ja active Active
- 2017-08-23 CN CN201710730007.2A patent/CN107780852B/zh active Active
- 2017-08-23 AR ARP170102325A patent/AR109389A1/es active IP Right Grant
- 2017-08-23 CN CN201721063749.6U patent/CN207795079U/zh active Active
-
2019
- 2019-02-05 SA SA519401041A patent/SA519401041B1/ar unknown
- 2019-08-07 JP JP2019145426A patent/JP7120179B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4899716A (ru) * | 1972-03-31 | 1973-12-17 | ||
| US4384737A (en) * | 1980-04-25 | 1983-05-24 | Republic Steel Corporation | Threaded joint for well casing and tubing |
| JPS60260792A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-23 | 川崎製鉄株式会社 | 管継手 |
| JP2005308201A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-11-04 | Jfe Steel Kk | 油井鋼管用継手 |
| RU76099U1 (ru) * | 2008-04-30 | 2008-09-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тмк-Премиум Сервис" | Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767871C1 (ru) * | 2021-09-20 | 2022-03-22 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Резьбовое соединение трубных изделий нефтепромыслового сортамента |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3032483A1 (en) | 2018-03-01 |
| EP3505803B1 (en) | 2021-10-06 |
| US20190211631A1 (en) | 2019-07-11 |
| CN107780852A (zh) | 2018-03-09 |
| CA3032483C (en) | 2021-04-13 |
| BR112019002622A2 (pt) | 2019-05-28 |
| MY197300A (en) | 2023-06-12 |
| JPWO2018037781A1 (ja) | 2018-08-30 |
| UA122027C2 (uk) | 2020-08-25 |
| CN107780852B (zh) | 2022-03-29 |
| AU2017316876A1 (en) | 2019-01-17 |
| ES2898052T3 (es) | 2022-03-03 |
| MX2019001519A (es) | 2019-05-15 |
| AR109389A1 (es) | 2018-11-28 |
| EP3505803A4 (en) | 2019-08-21 |
| EP3505803A1 (en) | 2019-07-03 |
| JP6919967B2 (ja) | 2021-08-18 |
| CN207795079U (zh) | 2018-08-31 |
| JP7120179B2 (ja) | 2022-08-17 |
| AU2017316876B2 (en) | 2020-02-27 |
| WO2018037781A1 (ja) | 2018-03-01 |
| US11255134B2 (en) | 2022-02-22 |
| BR112019002622B1 (pt) | 2022-06-14 |
| JP2019190665A (ja) | 2019-10-31 |
| SA519401041B1 (ar) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2705783C1 (ru) | Резьбовое соединение для трубных изделий нефтепромыслового сортамента | |
| CN101960195B (zh) | 钢管用螺纹接头 | |
| JP5492885B2 (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
| RU2541364C1 (ru) | Резьбовое соединение для стальных труб | |
| RU2702315C1 (ru) | Резьбовое соединение для стальной трубы | |
| RU2692177C1 (ru) | Резьбовое соединение насосно-компрессорных труб для нефтяных скважин | |
| MX2012011114A (es) | Un sello mejorado entre tuberias. | |
| EA008078B1 (ru) | Резьбовое соединение для стальных труб | |
| RU2712651C1 (ru) | Резьбовое соединение стальных труб для нефтяных скважин | |
| US10612700B2 (en) | Method for making a threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes | |
| JP5706533B2 (ja) | 改良されたパイプ間のシール | |
| WO2014006866A1 (ja) | 管のねじ継手 | |
| JP2017072187A (ja) | 油井管ケーシング用ねじ継手 | |
| JP6020087B2 (ja) | 管用ねじ継手 | |
| JP2005240888A (ja) | 油井管用ねじ継手 | |
| JP2001124253A (ja) | 鋼管用ネジ継手 | |
| JP2013029176A (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
| JP2013029174A (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
| JP2013029177A (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
| WO2014125545A1 (ja) | 管接続用ねじ継手 | |
| JP2014105761A (ja) | 管用ねじ継手 | |
| RU2785878C1 (ru) | Высокомоментное безмуфтовое резьбовое соединение нефтегазопромысловых труб | |
| RU2762926C1 (ru) | Резьбовое соединение для стальных труб | |
| JP2000314490A (ja) | 油井管用鋼管ねじ継手 | |
| US20220364420A1 (en) | Coupling and method of joining a.p.i. standard pipes for the extraction of crude oils |