RU2763154C1 - Fastening a flange connection at the wellhead - Google Patents

Fastening a flange connection at the wellhead Download PDF

Info

Publication number
RU2763154C1
RU2763154C1 RU2021122889A RU2021122889A RU2763154C1 RU 2763154 C1 RU2763154 C1 RU 2763154C1 RU 2021122889 A RU2021122889 A RU 2021122889A RU 2021122889 A RU2021122889 A RU 2021122889A RU 2763154 C1 RU2763154 C1 RU 2763154C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
studs
wellhead
fastening
segment elements
holes
Prior art date
Application number
RU2021122889A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Радик Зяузятович Зиятдинов
Ришат Ильдарович Насрыев
Original Assignee
Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
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 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority to RU2021122889A priority Critical patent/RU2763154C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763154C1 publication Critical patent/RU2763154C1/en

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
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

FIELD: wellhead equipment.
SUBSTANCE: invention relates to fastening a flange connection at a wellhead. Fastening the flange connection at the wellhead contains a support and wellhead flanges with holes for fastening, a sealing ring installed between the flanges in grooves with tapered surfaces, studs, nuts. The support and wellhead flanges are made with six holes for fastening, six studs are made with lateral blind holes, at the end of the studs there are six segment elements with lateral threaded holes. The segment elements are screwed onto studs and rigidly fixed with screws screwed into the side threaded holes of the segment elements until they stop against the ends of the side blind holes. In the side threaded holes of the segment elements above the screwed-in screws, there are internal annular grooves, into which the split spring retaining rings are inserted, fixing the screws in the side threaded holes of the segment elements from spontaneous flap. Studs with segment elements and nuts are made of material of strength class 12.8 with a thread pitch of 2.5-4 mm. Studs with segment elements from below are inserted into holes for attaching the support and wellhead flanges and form a ring in contact with the support flange, and the nuts on the studs are wrapped from above.
EFFECT: reducing the duration of the assembly of the flange connection of the wellhead equipment, simplifying the maintenance of the device in operation, reducing the duration of fastening the nuts on the studs or bolts, reducing the metal consumption of the structure, reducing the overhaul period and periodic inspections of the fastening of the flange connection at the wellhead for tightness.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано при ремонте скважин с целью крепления различного устьевого оборудования на опорном фланце скважины, а также для крепления устьевого фланца при эксплуатации скважины.The invention relates to the field of mining, in particular to the oil and gas industry, and can be used when repairing wells for the purpose of attaching various wellhead equipment to the supporting flange of the well, as well as for fastening the wellhead flange during well operation.

Известно фланцевое соединение деталей (патент RU № 2150041, опубл. 27. 05.2000), включающее стянутые шпильками между собой два фланца и уплотнительный элемент, выполненный из металлического кольца с двумя торцевыми пазами - канавками под эластичные, например полиуретановые, прокладки, установленные в камере, образованной кольцевыми канавками трапецеидального профиля на фланцах, соединенных между собой, причем уплотнительный элемент концевыми участками расположен в канавках фланцев таким образом, что половина концевых участков, включающая выступающую из кольца эластичную прокладку и часть кольца в зоне расположения паза, соответствует их форме, другая половина концевых участков выполнена с зазором, а средняя часть его, соединяющаяся с концевыми участками, имеет прямоугольный профиль.Known flange connection of parts (patent RU No. 2150041, publ. 27.05.2000), including two flanges tightened by pins together and a sealing element made of a metal ring with two end grooves - grooves for elastic, for example polyurethane, gaskets installed in the chamber, formed by the annular grooves of the trapezoidal profile on the flanges connected to each other, and the sealing element with its end sections is located in the grooves of the flanges in such a way that half of the end sections, including the elastic gasket protruding from the ring and a part of the ring in the area of the groove location, corresponds to their shape, the other half of the end sections sections is made with a gap, and its middle part, connected to the end sections, has a rectangular profile.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

- длительность сборки фланцевого соединения устьевого оборудования при ремонте скважины, обусловленная необходимостью практически после каждой технологической операции (промывка, перфорация и т.д.) герметизировать устье скважины, т.е. производить фиксацию и крепление между собой устьевого и опорного фланцев с помощью 12 шпилек и 24 гаек;- the duration of the assembly of the flange connection of the wellhead equipment during well workover, due to the need to seal the wellhead almost after each technological operation (flushing, perforation, etc.), i.e. fix and fasten the wellhead and support flanges with each other using 12 studs and 24 nuts;

- требование в обслуживании, обусловленное необходимостью использования двух гаечных ключей для затяжки шпилек при креплении устройства;- a requirement for service due to the need to use two wrenches to tighten the studs when attaching the device;

- высокая продолжительность времени крепление гаек на шпильку. Это обусловлено тем, что применяемые шпильки и гайки имеют мелкий шаг резьбы обычно 1,0-1,5, что увеличивает количество оборотов гаек при затягивании их на шпильки;- long duration of fastening of nuts on a stud. This is due to the fact that the studs and nuts used have a small thread pitch, usually 1.0-1.5, which increases the number of turns of the nuts when tightening them onto the studs;

- высокая металлоемкость конструкции, связанная с применением 12 шпилек и 24 гаек.- high metal content of the structure, associated with the use of 12 pins and 24 nuts.

Известно устройство для соединения фланцев при ремонте скважины (патент RU № 2749686, опубл. 16.06.2021), содержащее стянутые между собой через совмещенные отверстия опорный и устьевой фланцы, и уплотнительное кольцо, установленное между фланцами в канавках с конусными поверхностями. При этом опорный и устьевой фланцы стянуты между собой от 4 до 12 фиксаторов. Причем каждый фиксатор состоит из штока, оснащенного снизу резьбой, эксцентричной рукоятки, шарнирно закрепленной к верхнему концу штока, опорной шайбы и регулировочной гайки, размещенной ниже опорной шайбы и ввернутой на резьбу штока. В исходном положении штоки фиксаторов установлены в совмещенные отверстия опорного и устьевого фланцев, а регулировочные гайки ввернуты в резьбы штоков. При этом регулировочные гайки верхними торцами взаимодействуют с нижним торцом опорного фланца, а нижние торцы эксцентричных рукояток взаимодействуют через опорные шайбы с верхним торцом устьевого фланца. В рабочем положении для стягивания опорного и устьевого фланцев между собой посредством совмещенных отверстий последовательно поворачивают эксцентричные рукоятки фиксаторов до упора боковых торцов эксцентричных рукояток через опорную шайбу в верхний торец устьевого фланца с ограниченным перемещением штоков вверх и герметизации уплотнительного кольца в канавках с конусными поверхностями опорного и устьевого фланцев.Known device for connecting flanges during well workover (patent RU No. 2749686, publ. 06/16/2021), containing tightened together through aligned holes support and wellhead flanges, and a sealing ring installed between the flanges in grooves with tapered surfaces. In this case, the support and wellhead flanges are pulled together from 4 to 12 clamps. Moreover, each retainer consists of a rod equipped with a bottom thread, an eccentric handle pivotally attached to the upper end of the rod, a support washer and an adjusting nut located below the support washer and screwed onto the thread of the rod. In the initial position, the rods of the retainers are installed in the combined holes of the support and wellhead flanges, and the adjusting nuts are screwed into the threads of the rods. In this case, the upper ends of the adjusting nuts interact with the lower end of the support flange, and the lower ends of the eccentric handles interact through the support washers with the upper end of the wellhead flange. In the working position, to tighten the support and wellhead flanges together by means of aligned holes, the eccentric handles of the latches are sequentially turned until the side ends of the eccentric handles stop through the support washer into the upper end of the wellhead flange with a limited upward movement of the rods and sealing the sealing ring in the grooves with tapered surfaces of the support and wellhead flanges.

Недостатки устройства:Disadvantages of the device:

- низкая герметичность фланцевого соединения, так как фиксаторы крепятся на фланцевом соединении путем поворота рукояток от руки, что не обеспечивает герметичность при давлении свыше 5,0 МПа. В результате начинаются пропуски жидкости через уплотнительное кольцо;- low tightness of the flange connection, since the clamps are attached to the flange connection by turning the handles by hand, which does not ensure tightness at a pressure of over 5.0 MPa. As a result, fluid begins to pass through the O-ring;

- сложность конструкции фиксатора для крепления фланцевого соединения;- the complexity of the design of the retainer for fastening the flange connection;

- высокая стоимость изготовления фиксаторов для крепления фланцевого соединения;- high cost of manufacturing clamps for fastening flange connections;

- высокая металлоемкость конструкции, связанная с большим количеством деталей для крепления фланцевого соединения.- high metal consumption of the structure, associated with a large number of parts for fastening the flange connection.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фланцевое соединение устьевого оборудования, содержащее устьевой и опорный фланцы, уплотнительное кольцо, установленное между фланцами в канавках с конусными поверхностями (патент RU № 2170807, опубл. 20.07.2001). Уплотнительное кольцо выполнено из упругого материала с припуском на деформацию, учитывающим наличие дополнительного кольца, причем устьевой и опорный фланцы стянуты между собой шпильками, при этом дополнительное кольцо выполнено из металла, соединено с уплотнительным кольцом из упругого материала и имеет концентрические конусные симметричные буртики, расположенные на внутренней его части для центрирования канавок при контакте с их конусными поверхностями, при этом внешняя часть дополнительного кольца выполнена плоской для опоры за пределами канавок торцевых поверхностей фланцев и служит в качестве замыкающего размерного звена в элементах соединения.The closest in technical essence and the achieved result is a flange connection of the wellhead equipment containing the wellhead and support flanges, an O-ring installed between the flanges in grooves with tapered surfaces (patent RU No. 2170807, publ. 20.07.2001). The sealing ring is made of an elastic material with an allowance for deformation, taking into account the presence of an additional ring, and the wellhead and support flanges are pulled together by studs, while the additional ring is made of metal, connected to the sealing ring of an elastic material and has concentric conical symmetric ribs located on its inner part for centering the grooves in contact with their tapered surfaces, while the outer part of the additional ring is made flat for support outside the grooves of the end surfaces of the flanges and serves as a closing dimensional link in the connection elements.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

- высокая продолжительность сборки фланцевого соединения устьевого оборудования при ремонте скважины, обусловленная необходимостью практически после каждой технологической операции (промывка, перфорация и т.д.) герметизировать устье скважины, т.е. производить фиксацию и крепление между собой устьевого и опорного фланцев с помощью 12 шпилек и 24 гаек;- long duration of assembly of a flange connection of wellhead equipment during well workover, due to the need to seal the wellhead practically after each technological operation (flushing, perforation, etc.), i.e. fix and fasten the wellhead and support flanges with each other using 12 studs and 24 nuts;

- высокие требования в обслуживании, обусловленные необходимостью использования двух гаечных ключей для затяжки гаек на шпильках при герметизации фланцевого соединения;- high maintenance requirements due to the need to use two wrenches to tighten the nuts on the studs when sealing the flange connection;

- высокая длительность времени крепление гаек на шпильку. Это обусловлено тем, что применяемые шпильки и гайки имеют мелкий шаг резьбы обычно 1,0-1,5, что увеличивает количество оборотов гаек при затягивании их на шпильки;- high duration of the fastening of the nuts on the stud. This is due to the fact that the studs and nuts used have a small thread pitch, usually 1.0-1.5, which increases the number of turns of the nuts when tightening them onto the studs;

- высокая металлоемкость конструкции, связанная с применением 12 шпилек и 24 гаек;- high metal content of the structure, associated with the use of 12 pins and 24 nuts;

- необходим периодический контроль за состоянием гаек, ввернутых на шпильки в связи с возможностью их прослабления в процессе эксплуатации, требующего затяжки для обеспечения герметичности фланцевого соединения, а это увеличивает межоперационный срок периодических осмотров крепления фланцевого соединения на устье скважины на герметичность.- it is necessary to periodically monitor the condition of the nuts screwed onto the studs due to the possibility of their loosening during operation, requiring tightening to ensure the tightness of the flange connection, and this increases the interoperative period of periodic inspections of the fastening of the flange connection at the wellhead for tightness.

Техническими задачами изобретения являются сокращение продолжительности сборки фланцевого соединения устьевого оборудования, упрощение обслуживания устройства в работе, а также снижение длительности времени крепления гаек на шпильки или болты, снижение металлоемкости конструкции и снижение межремонтного срока обслуживания - периодических осмотров крепления фланцевого соединения на устье скважины на герметичность.The technical objectives of the invention are to reduce the duration of the assembly of the flange connection of the wellhead equipment, to simplify the maintenance of the device in operation, as well as to reduce the duration of the fastening of the nuts on the studs or bolts, to reduce the metal consumption of the structure and to reduce the turnaround time - periodic inspections of the fastening of the flange connection at the wellhead for tightness.

Поставленные технические задачи решаются креплением фланцевого соединения на устье скважины, содержащим опорный и устьевой фланцы с отверстиями для крепления, уплотнительное кольцо, установленное между фланцами в канавках с конусными поверхностями, шпильки, гайки.The posed technical problems are solved by fastening a flange connection at the wellhead, containing support and wellhead flanges with holes for fastening, a sealing ring installed between the flanges in grooves with tapered surfaces, studs, nuts.

Новым является то, что опорный и устьевой фланцы выполнены с шестью отверстиями для крепления, шесть шпилек выполнены с боковыми глухими отверстиями, на конце шпилек размещены шесть сегментных элементов с боковыми резьбовыми отверстиями, при этом сегментные элементы навернуты на шпильки и жестко зафиксированы c помощью винтов, ввернутых в боковые резьбовые отверстия сегментных элементов до упора в торцы боковых глухих отверстий, при этом в боковых резьбовых отверстиях сегментных элементов над ввернутыми винтами выполнены внутренние кольцевые проточки, в которые вставлены разрезные пружинные стопорные кольца, фиксирующие винты в боковых резьбовых отверстиях сегментных элементов от самопроизвольного отворота, причем шпильки с сегментными элементами и гайки выполнены из материала группы прочности 12.8 с шагом 2,5-4, при этом шпильки с сегментными элементами снизу вставлены в отверстия для крепления опорного и устьевого фланца и образуют кольцо, контактирующее с опорным фланцем, а гайки на шпильки завернуты сверху.What is new is that the support and wellhead flanges are made with six holes for fastening, six studs are made with lateral blind holes, at the end of the studs there are six segment elements with side threaded holes, while the segment elements are screwed onto the studs and rigidly fixed with screws, of the segment elements screwed into the side threaded holes until they stop against the ends of the side blind holes, while in the side threaded holes of the segment elements above the screwed-in screws, internal annular grooves are made, into which the split spring retaining rings are inserted, fixing the screws in the side threaded holes of the segment elements from spontaneous opening , moreover, the studs with segment elements and nuts are made of material of strength group 12.8 with a step of 2.5-4, while the studs with segment elements from the bottom are inserted into the holes for attaching the support and wellhead flange and form a ring in contact with the support flange, and the nuts on the studs are wrapped at the top.

На фиг. 1 схематично изображено крепление фланцевого соединения на устье скважины.FIG. 1 schematically depicts the fastening of a flange connection at the wellhead.

На фиг. 2 изображен вид снизу - А крепления фланцевого соединения на устье скважины.FIG. 2 shows a bottom view - A of fastening a flange connection at the wellhead.

На фиг. 3 изображен вид сверху - Б крепления фланцевого соединения на устье скважины. FIG. 3 shows a top view - B of fastening a flange connection at the wellhead.

На фиг. 4 схематично изображен увеличенный вид I элементов крепления фланцевого соединение на устье скважины.FIG. 4 schematically shows an enlarged view I of the fastening elements of the flange connection at the wellhead.

На фиг. 5 изображен вид сбоку - С сегментного элемента.FIG. 5 shows a side view - C of a segment element.

Фланцевое соединение устьевого оборудования содержит опорный 1 (см. фиг. 1 и 2) и устьевой 2 (см. фиг. 1 и 3) фланцы с отверстиями (на фиг. 1 показано условно). В качестве устьевого фланца, например применяется планшайба 2 (на фиг. 1 показано схематично), крепящаяся на опорный фланец при эксплуатации скважины. The flange connection of the wellhead equipment contains support 1 (see Fig. 1 and 2) and wellhead 2 (see Fig. 1 and 3) flanges with holes (Fig. 1 is shown conditionally). As a wellhead flange, for example, a faceplate 2 is used (shown schematically in Fig. 1), which is attached to the support flange during well operation.

Опорный фланец 1 и планшайба 2 оснащены канавками с конусной поверхностью под уплотнительное кольцо 3 (см. фиг. 1).The supporting flange 1 and the faceplate 2 are equipped with grooves with a tapered surface for the sealing ring 3 (see Fig. 1).

Наружные диаметры опорного 1 фланца и планшайбы 2 равны между собой и составляют, например Dф = 300 мм.The outer diameters of the supporting 1 flange and the faceplate 2 are equal to each other and are, for example, D f = 300 mm.

Для крепления опорного 1 фланца и планшайбы 2 применяют шесть шпилек 4 (см. фиг. 1-5) с боковыми глухими отверстиями 5 (см. фиг. 2 и 4), выполненными на концах шпилек 4.To attach the support 1 flange and faceplate 2, six studs 4 (see Figs. 1-5) with side blind holes 5 (see Figs. 2 and 4) made at the ends of the studs 4 are used.

Также крепление фланцевого соединения на устье скважины содержит шесть сегментных элементов 6 (см. фиг. 1-2) с боковыми резьбовыми отверстиями 7 (см. фиг. 2).Also, the fastening of the flange connection at the wellhead contains six segment elements 6 (see Fig. 1-2) with side threaded holes 7 (see Fig. 2).

Сегментные элементы 6 навернуты на шпильки 4 и жестко зафиксированы c помощью винтов 8 (см. фиг. 2, 4, 5), ввернутых в боковые резьбовые отверстия 7 сегментных элементов 6 до упора в торцы боковых глухих отверстий 5.Segment elements 6 are screwed onto pins 4 and rigidly fixed with screws 8 (see Figs. 2, 4, 5) screwed into the side threaded holes 7 of the segment elements 6 until they stop against the ends of the side blind holes 5.

В боковых резьбовых отверстиях 7 сегментных элементов 6 над ввернутыми винтами 8 выполнены внутренние кольцевые проточки 9 (см. фиг. 4), в которые вставлены разрезные пружинные кольца 10 (см. фиг. 4-5), фиксирующие винты 8 в боковых резьбовых отверстиях 7 сегментных элементов 6 от самопроизвольного отворота.In the side threaded holes 7 of the segment elements 6 above the screwed-in screws 8, internal annular grooves 9 are made (see Fig. 4), into which the split spring rings 10 (see Fig. 4-5) are inserted, fixing the screws 8 in the side threaded holes 7 segmented elements 6 from spontaneous lapel.

Шпильки 4 (см. фиг. 1 и 3) с сегментными элементами 6 и гайки 11 (см. фиг. 1-3) выполнены из материала группы прочности 12.8 по ГОСТ Р 52627-2006 с шагом 2,5-4, например 2,5. Studs 4 (see Fig. 1 and 3) with segment elements 6 and nuts 11 (see Fig. 1-3) are made of material of strength group 12.8 according to GOST R 52627-2006 with a step of 2.5-4, for example 2, 5.

После совмещения и установки шпилек 4 в отверстия опорного 1 фланца и нижнего фланца планшайбы 2 сегментные элементы 6 шпилек 4 образуют между собой кольцо 12 (см. фиг. 2) с наружным диаметром - Dн и внутренним диаметром - Dв,After aligning and installing the pins 4 in the holes of the supporting 1 flange and the lower flange of the faceplate 2, the segment elements 6 of the pins 4 form a ring 12 between themselves (see Fig. 2) with an outer diameter - D n and an inner diameter - D in ,

Наружный диаметр кольца 12 определяют по формуле:The outer diameter of the ring 12 is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Dмц - межцентровой диаметр окружности установки шпилек 4, мм,where D mts - center-to-center diameter of the installation circle of studs 4, mm,

k1 = 1,12 - коэффициент, полученный опытным путем.k 1 = 1.12 - coefficient obtained experimentally.

Внутренний диаметр кольца 12 определяют по формуле:The inner diameter of the ring 12 is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Dмц - межцентровой диаметр окружности установки шпилек,where D mts is the center-to-center diameter of the stud installation circle,

k2 =0,88 - коэффициент, полученный опытным путем.k 2 = 0.88 - coefficient obtained experimentally.

Наружный и внешний диаметры Dн и Dв кольца 12 определены благодаря значению коэффициентов k1 и k2, определенных опытным путем в зависимости от диаметра шпилек, что с одной стороны исключает разрыв сегментных элементов 6 и шпилек 4 при стягивании опорного 1 фланца и планшайбы 2, а с другой стороны исключает излишнюю металлоемкость сегментных элементов 6 шпилек 4.Outer and outer diameters Dn and Dv rings 12 are determined by the value of the coefficients koneand k2, determined empirically, depending on the diameter of the studs, which on the one hand excludes the rupture of the segment elements 6 and the studs 4 when tightening the supporting 1 flange and the faceplate 2, and on the other hand eliminates the excessive metal consumption of the segment elements 6 of the studs 4.

Наружную длину окружности - L1 одной из равных между собой сегментных элементов 6, соответствующих шпилек 4 определяют по зависимости:The outer circumference - L 1 of one of the equal segment elements 6, the corresponding studs 4 are determined by the dependence:

Figure 00000003
Figure 00000003

где π = 3,14;where π = 3.14;

L1 - наружная длина окружности одной их равных между собой сегментныхL 1 - outer circumference of one of the equal segment

элементов 6 шпилек 4;elements 6 pins 4;

Dн - наружный диаметр сегментных элементов 6, образующих кольцо 12, мм;D n - outer diameter of segment elements 6 forming a ring 12, mm;

n - количество шпилек 4 с сегментными элементами 6: n=6 штук.n - number of studs 4 with segment elements 6: n = 6 pieces.

Внутреннюю длину окружности - L2 одной из равных между собой сегментных головок болтов определяют по зависимостиThe inner circumference - L 2 of one of the equal segment heads of the bolts is determined by the dependence

Figure 00000004
Figure 00000004

где π = 3,14;where π = 3.14;

L2 - наружная длина окружности одной их равных между собой сегментныхL 2 - outer circumference of one of the equal segment

элементов 6 шпилек 4;elements 6 pins 4;

Dв - внутренний диаметр сегментных элементов 6, образующих кольцо 12, мм;D in - the inner diameter of the segment elements 6 forming a ring 12, mm;

n - количество шпилек 4 с сегментными элементами 6: n=6 штук.n - number of studs 4 with segment elements 6: n = 6 pieces.

Угол α между сегментными элементами шпилек равен:The angle α between the segment elements of the studs is equal to:

Figure 00000005
Figure 00000005

где, 360 - значение угла окружности кольца 12,°where, 360 is the value of the angle of the circumference of the ring 12, °

n - количество шпилек 4 с сегментными элементами 6: n=6 штук.n - number of studs 4 with segment elements 6: n = 6 pieces.

Подставляя числовые значения в формулы 3-5 получим:Substituting numerical values in formulas 3-5 we get:

L1 = π× Dн /n = (3,14 × 280 мм)/6 = 219,8 мм.L 1 = π × D n / n = (3.14 × 280 mm) / 6 = 219.8 mm.

L2 = π× Dв /n = (3,14 × 220 мм)/6 = 172,7 мм.L 2 = π × D in / n = (3.14 × 220 mm) / 6 = 172.7 mm.

α = 360°/n = 360°/ 6 = 60°α = 360 ° / n = 360 ° / 6 = 60 °

Шпильки 4 с сегментными элементами 6 снизу вставлены в отверстия для крепления опорного 1 и устьевого 2 фланцев и образуют кольцо 12, контактирующее с опорным фланцем 1. Гайки 11 на шпильки 4 завернуты сверху.Studs 4 with segment elements 6 are inserted from below into holes for attaching the support 1 and wellhead 2 flanges and form a ring 12 in contact with the support flange 1. Nuts 11 on the studs 4 are wrapped from above.

В боковых резьбовых отверстиях 7 сегментных элементов 6 на глубине-h, например на глубине h = 10 мм выполнены внутренние кольцевые проточки 9, в которые вставлены разрезные стопорные пружинные кольца 10.In the side threaded holes 7 of the segment elements 6 at a depth h, for example, at a depth of h = 10 mm, internal annular grooves 9 are made, into which split retaining rings 10 are inserted.

Фиксация разрезными стопорными пружинными кольцами 10 полностью исключает отворот винтов 8 и обеспечивает жесткое соединение между шпильками 4 и сегментными элементами 6 в условиях эксплуатации и вибрации. Шпильки 4 и сегментные элементы 6, например имеют метрическую резьбу М22.Fixation with split retaining spring rings 10 completely eliminates the turning of the screws 8 and provides a rigid connection between the pins 4 and the segment elements 6 under operating conditions and vibration. Studs 4 and segment elements 6, for example, have a metric thread M22.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Перед сборкой устройства изготавливают шесть шпилек 4 и шесть сегментных элементов 6 в зависимости от межцентрового диаметра окружности - Dмц опорного фланца 1 и планшайбы 2, в отверстия которых устанавливают шпильки 4 по формулам (1-5).Before assembling the device, six pins 4 and six segment elements 6 are made, depending on the center-to-center diameter of the circle - D mts of the support flange 1 and faceplate 2, in the holes of which pins 4 are installed according to formulas (1-5).

Примем: Dмц = 250 мм. Тогда подставляя числовые значения в формулы 1-5 получим:Let's take: D mts = 250 mm. Then, substituting the numerical values into formulas 1-5, we get:

Dн = k1× Dмц = 1,12 × 250 мм = 280 мм.D n = k 1 × D mts = 1.12 × 250 mm = 280 mm.

Dв = k2× Dмц = 0,88 × 250 мм = 220 мм.D in = k 2 × Dmts = 0.88 × 250 mm = 220 mm.

L1 = π× Dн /n = (3,14 × 280 мм)/6 = 146,53 мм.L 1 = π × D n / n = (3.14 × 280 mm) / 6 = 146.53 mm.

L2 = π× Dв /n = (3,14 × 220 мм)/6 = 115,13 мм.L 2 = π × D in / n = (3.14 × 220 mm) / 6 = 115.13 mm.

α = 360°/n = 360°/ 6 = 60°.α = 360 ° / n = 360 ° / 6 = 60 °.

Из условия равнопрочного соединения сегментного элемента 6 и гайки 11 на резьбе шпильки 4 принимаем высоту - Н сегментных элементов 6 принимают равной высоте гайке 11, например равной 22 мм.From the condition of the equally strong connection of the segment element 6 and the nut 11 on the thread of the stud 4, we take the height - H of the segment elements 6 is taken equal to the height of the nut 11, for example equal to 22 mm.

После изготовления сегментных элементов 6 с боковыми резьбовыми отверстиями 7 (см. фиг. 2) и шпилек 4 с боковыми глухими отверстиями 5 и внутренние кольцевые проточки 9 (см. фиг. 4), а также шесть винтов 8, например метрической резьбой М6, и разрезных пружинных стопорных колец 10. Все элементы изготавливают в количестве 6 штук.After the manufacture of segment elements 6 with side threaded holes 7 (see Fig. 2) and pins 4 with side blind holes 5 and inner annular grooves 9 (see Fig. 4), as well as six screws 8, for example, metric thread M6, and split spring retaining rings 10. All elements are made in an amount of 6 pieces.

Далее жестко соединяют между собой шпильку 4 и сегментный элемент 6. Сначала на шпильку 4 наворачивают сегментный элемент 6 до совмещения его резьбового отверстия 7 с боковым глухим отверстием шпильки 4. Далее вворачивают винт 8 в резьбовое отверстие 7 сегментного элемента до упора торца винта 6 в торец бокового глухого отверстия 5 шпильки 4. Затем вставляют разрезное пружинное стопорное кольцо 10 во внутреннюю кольцевую проточку 9 шпильки 4.Next, the pin 4 and the segment element 6 are rigidly connected to each other. First, the segment element 6 is screwed onto the pin 4 until its threaded hole 7 is aligned with the side blind hole of the pin 4. Next, the screw 8 is screwed into the threaded hole 7 of the segment element until the end of the screw 6 stops at the end lateral blind hole 5 of the stud 4. Then insert the split snap ring 10 into the inner annular groove 9 of the stud 4.

Далее приступают к креплению фланцевого соединения на устье скважины.Next, proceed to fastening the flange connection at the wellhead.

В канавку (на фиг. 1, 2 показано условно) с конусной поверхностью опорного фланца 1 (см. фиг. 1) устанавливают уплотнительное кольцо 3. Затем сверху на уплотнительное кольцо 3 канавкой с конусной поверхностью устанавливают планшайбу 2, после чего вращением планшайбы 2 относительно опорного фланца 1 совмещают их отверстия для крепления.In the groove (in Fig. 1, 2 is shown conditionally) with the tapered surface of the support flange 1 (see Fig. 1), an O-ring 3 is installed. support flange 1 align their holes for fastening.

Далее в совмещенные отверстия опорного фланца 1 и фланца планшайбы 2 поочередно снизу сначала вставляют шпильку 4 (см. фиг. 1 и 2), жестко соединенную снизу с сегментным элементом 6, а потом сверху ( над планшайбой 2) наворачивают гайку 11 на шпильку 4, при этом наружная поверхность (длина окружности L2) сегментного элемента 6 находится в положении на периферии (параллельно диаметру) опорного фланца 1 (см. фиг. 2). Аналогичным образом крепят оставшиеся пять шпилек 4 с сегментными элементами 6 с гайками 11. Далее с помощью одного гаечного ключа производят затяжку всех гаек 11. Кольцо 12, образованное сегментными элементами 6, исключает взаимное проворачивание шпилек 4 между собой при затягивании гаек 11.Further, in the aligned holes of the supporting flange 1 and the flange of the faceplate 2, first insert the pin 4 from below (see Figs. 1 and 2), rigidly connected from below with the segment element 6, and then from above (above the faceplate 2) screw the nut 11 onto the pin 4, while the outer surface (circumference L 2 ) of the segment element 6 is in a position on the periphery (parallel to the diameter) of the support flange 1 (see Fig. 2). The remaining five studs 4 with segment elements 6 with nuts 11 are fastened in a similar way. Then, using one wrench, all nuts 11 are tightened.

Крепление фланцевого соединения на устье скважины завершено. При необходимости, например для извлечения штангового скважинного насоса, производят разборку в обратной последовательности.The flange connection at the wellhead has been completed. If necessary, for example, to remove the sucker rod pump, disassemble in the reverse order.

В 4 раза сокращается продолжительность крепления фланцевого соединения на устье скважины, так как для герметизации устья скважины необходимо завернуть 6 гаек, а не 24, как в прототипе.The duration of fastening the flange connection at the wellhead is 4 times reduced, since to seal the wellhead, it is necessary to tighten 6 nuts, and not 24, as in the prototype.

Из-за наличия крупного шага резьбы (на всех шпильках, сегментных элементах и гайках) из-за снижения количества оборотов вращения гаек относительно шпилек в процессе крепления фланцевого соединения в 1,5-3 раза снижается длительность времени крепления гаек на шпильки;Due to the presence of a large thread pitch (on all studs, segment elements and nuts) due to a decrease in the number of revolutions of rotation of the nuts relative to the studs during the fastening of the flange connection, the duration of the fastening of the nuts on the studs is reduced by 1.5-3 times;

Упрощается обслуживание устройства в работе, так как используется всего один гаечный ключ, а не два как описано в прототипе, так как сверху сегментные элементы шпилек, образующие кольцо 12, самофиксируются между собой от вращения.The maintenance of the device in operation is simplified, since only one wrench is used, and not two, as described in the prototype, since from above the segment elements of the studs forming the ring 12 are self-fixed to each other from rotation.

Снижается металлоемкость конструкции крепления фланцевого соединения, так The metal consumption of the flange joint fastening structure decreases, so

как устройство содержит 6 шпилек, 6 сегментных элементов и 6 гаек, а не 12 болтов и 24 гайки, как в прототипе.as the device contains 6 studs, 6 segment elements and 6 nuts, and not 12 bolts and 24 nuts, as in the prototype.

В предлагаемом устройстве в два раза сокращается периодичность контроля крепления фланцевого соединения, так как осматривать и подтягивать нужно только один ряд гаек 6 и, соответственно, в 4 раза в сравнении с прототипом снижается количество гаек 11, подлежащих осмотру и подтяжке в процессе эксплуатации фланцевого соединения. Сокращение периодичности контроля крепления фланцевого соединения увеличивает межоперационный срок периодических осмотров крепления фланцевого соединения на устье скважины на герметичность, а это в свою очередь снижает затраты на обслуживающий персонал.In the proposed device, the frequency of monitoring the fastening of the flange joint is halved, since only one row of nuts 6 needs to be inspected and tightened and, accordingly, the number of nuts 11 to be inspected and tightened during the operation of the flange joint is reduced by 4 times in comparison with the prototype. Reducing the frequency of checking the fastening of the flange joint increases the interoperative period of periodic inspections of the fastening of the flange joint at the wellhead for tightness, and this, in turn, reduces the costs of the maintenance personnel.

Предлагаемое крепление фланцевое соединение на устье скважины позволяет:The proposed flange connection at the wellhead allows:

- сократить продолжительности сборки фланцевого соединения устьевого оборудования;- to reduce the duration of the assembly of the flange connection of the wellhead equipment;

- упростить обслуживание устройства в работе; - to simplify the maintenance of the device in operation;

- снизить длительность времени крепления гаек на шпильки или болты; - to reduce the duration of the fastening of nuts on studs or bolts;

- снизить металлоемкость конструкции; - to reduce the metal consumption of the structure;

- увеличить межоперационный срок периодических осмотров крепления фланцевого соединения на устье скважины на герметичность.- to increase the interoperative period of periodic inspections of the flange joint fastening at the wellhead for tightness.

Claims (1)

Крепление фланцевого соединения на устье скважины, содержащее опорный и устьевой фланцы с отверстиями для крепления, уплотнительное кольцо, установленное между фланцами в канавках с конусными поверхностями, шпильки, гайки, отличающееся тем, что опорный и устьевой фланцы выполнены с шестью отверстиями для крепления, шесть шпилек выполнены с боковыми глухими отверстиями, на конце шпилек размещены шесть сегментных элементов с боковыми резьбовыми отверстиями, при этом сегментные элементы навернуты на шпильки и жестко зафиксированы c помощью винтов, ввернутых в боковые резьбовые отверстия сегментных элементов до упора в торцы боковых глухих отверстий, при этом в боковых резьбовых отверстиях сегментных элементов над ввернутыми винтами выполнены внутренние кольцевые проточки, в которые вставлены разрезные пружинные стопорные кольца, фиксирующие винты в боковых резьбовых отверстиях сегментных элементов от самопроизвольного отворота, причём шпильки с сегментными элементами и гайки выполнены из материала класса прочности 12.8 с шагом резьбы 2,5-4 мм, при этом шпильки с сегментными элементами снизу вставлены в отверстия для крепления опорного и устьевого фланцев и образуют кольцо, контактирующее с опорным фланцем, а гайки на шпильки завернуты сверху.Fastening a flange connection at the wellhead, containing a support and wellhead flanges with holes for fastening, an O-ring installed between the flanges in grooves with tapered surfaces, studs, nuts, characterized in that the support and wellhead flanges are made with six holes for fastening, six studs are made with side blind holes, at the end of the studs there are six segment elements with side threaded holes, while the segment elements are screwed onto the studs and rigidly fixed with screws screwed into the side threaded holes of the segment elements until they stop against the ends of the side blind holes, while in side threaded holes of the segment elements above the screwed-in screws, there are internal annular grooves, into which split spring retaining rings are inserted, fixing the screws in the side threaded holes of the segment elements from spontaneous flap, and the studs with segment elements and nuts are made of material of strength class 12.8 with a thread pitch of 2.5-4 mm, while the studs with segment elements from below are inserted into the holes for attaching the support and wellhead flanges and form a ring in contact with the support flange, and the nuts on the studs are wrapped from above.
RU2021122889A 2021-07-30 2021-07-30 Fastening a flange connection at the wellhead RU2763154C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122889A RU2763154C1 (en) 2021-07-30 2021-07-30 Fastening a flange connection at the wellhead

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122889A RU2763154C1 (en) 2021-07-30 2021-07-30 Fastening a flange connection at the wellhead

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763154C1 true RU2763154C1 (en) 2021-12-27

Family

ID=80039151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021122889A RU2763154C1 (en) 2021-07-30 2021-07-30 Fastening a flange connection at the wellhead

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763154C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789726C1 (en) * 2022-07-28 2023-02-07 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Fastening flange connection via studs with segment elements

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8110570U1 (en) * 1980-04-09 1981-10-29 Georg Fischer AG, 8201 Schaffhausen "FLANGE CONNECTION"
RU2091657C1 (en) * 1992-02-20 1997-09-27 Стилпродактс Оффшор АС Coupling for pipes
RU2146000C1 (en) * 1997-03-12 2000-02-27 Закрытое акционерное общество "Нефтемашвнедрение" Column head
EA025782B1 (en) * 2011-02-10 2017-01-30 Эквалайзер Фландж Интегрити Системз Лимитед Flange pipe coupling
RU2738559C1 (en) * 2020-08-07 2020-12-14 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Wellhead flange connection
CN112178315A (en) * 2020-09-24 2021-01-05 杨胜新 Pipeline splicing apparatus for hydraulic engineering

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8110570U1 (en) * 1980-04-09 1981-10-29 Georg Fischer AG, 8201 Schaffhausen "FLANGE CONNECTION"
RU2091657C1 (en) * 1992-02-20 1997-09-27 Стилпродактс Оффшор АС Coupling for pipes
RU2146000C1 (en) * 1997-03-12 2000-02-27 Закрытое акционерное общество "Нефтемашвнедрение" Column head
EA025782B1 (en) * 2011-02-10 2017-01-30 Эквалайзер Фландж Интегрити Системз Лимитед Flange pipe coupling
RU2738559C1 (en) * 2020-08-07 2020-12-14 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Wellhead flange connection
CN112178315A (en) * 2020-09-24 2021-01-05 杨胜新 Pipeline splicing apparatus for hydraulic engineering

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789726C1 (en) * 2022-07-28 2023-02-07 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Fastening flange connection via studs with segment elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210095650A1 (en) Multi-Piece Fluid End
US20230323873A1 (en) Multi-piece fluid end
US6176663B1 (en) Apparatus for reducing fastener bending stress in flanged connections
US3395934A (en) Fittings for high pressure fluid lines
US7992635B2 (en) System and apparatus for sealing a fracturing head to a wellhead
US7896302B2 (en) Jet pump sensing line T-bolt clamp assembly
US7617602B2 (en) Method of servicing a turbine
RU2091657C1 (en) Coupling for pipes
US6659419B2 (en) Hydraulic double acting valve actuator
US7673849B2 (en) Unibody hydraulic nut
WO2016019917A1 (en) Contraction and expansion-type fastening connection assembly, and contraction and expansion-type fastening connection structure and connection method
RU2763154C1 (en) Fastening a flange connection at the wellhead
RU2753224C1 (en) Flange connection of wellhead equipment (options)
RU2738559C1 (en) Wellhead flange connection
RU2749657C1 (en) Wellhead flange connection
RU2760446C1 (en) Method for fastening a flange connection with studs with segment elements and a device for its implementation
RU2749686C1 (en) Device for connecting flanges during well repair
CN220622757U (en) Hydraulic test blocking valve
CN220373176U (en) Stud assembling and disassembling tool for flange
RU2746328C1 (en) Device for fastening a flange connection at the wellhead
JP6553447B2 (en) Turbo machine
CN116117497A (en) Mounting and dismounting device for bolts
RU2778499C1 (en) Stand for testing wellhead equipment
RU2812289C1 (en) Device for sealing pipeline during repair and replacement of ball valve
CN219993803U (en) Cylinder cover cap and diesel engine