RU2789726C1 - Fastening flange connection via studs with segment elements - Google Patents
Fastening flange connection via studs with segment elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789726C1 RU2789726C1 RU2022120674A RU2022120674A RU2789726C1 RU 2789726 C1 RU2789726 C1 RU 2789726C1 RU 2022120674 A RU2022120674 A RU 2022120674A RU 2022120674 A RU2022120674 A RU 2022120674A RU 2789726 C1 RU2789726 C1 RU 2789726C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- segment
- segment elements
- studs
- flange
- elements
- Prior art date
Links
Images
Abstract
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 in the repair of wells in order to mount various wellhead equipment on the well support flange, as well as to fasten the wellhead flange during well operation.
Известно крепление фланцевого соединения на устье скважины (патент RU №2763154, МПК Е21В 33/03, опубл. 27.12.2021), содержащее опорный и устьевой фланцы с отверстиями для крепления, уплотнительное кольцо, установленное между фланцами в канавках с конусными поверхностями, шпильки, гайки. 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 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.It is known to mount a flanged connection at the wellhead (patent RU No. 2763154, IPC E21V 33/03, publ. 12/27/2021), containing a reference 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, six segment elements with lateral threaded holes are placed at the end of the studs, while the segment elements are screwed onto the studs and rigidly fixed with screws screwed into the lateral threaded holes segment elements until it stops at the ends of the side blind holes, while in the side threaded holes of the segment elements above the screwed screws, internal annular grooves are made into which split spring retaining rings are inserted, fixing the screws in the side threaded holes of the segment elements from spontaneous lapel, and the studs with segment elements and nuts are made of a material of strength class 12.8 with a thread pitch of 2.5-4 mm, while the studs with segment elements are inserted from below into the holes for fastening the reference and wellhead flanges and form a ring in contact with the reference flange, and the nuts on the studs are turned from above.
Недостатки устройства:Device disadvantages:
- во-первых, трудоемкость и длительность монтажа крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами. Это обусловлено тем, что с целью исключения проворота шпилек с сегментными элементами относительно друг друга торцы сегментных шпилек в плотную соприкасаются друг с другом. Это затрудняет установку шпилек с сегментными элементами в отверстия опорного и устьевого фланцев, поэтом приходится выравнивать шпильки с сегментными элементами относительно отверстий фланцев механически с помощью молотка;- firstly, the laboriousness and duration of the installation of the fastening of the flange connection with studs with segment elements. This is due to the fact that in order to prevent rotation of the studs with segment elements relative to each other, the ends of the segment studs are in close contact with each other. This makes it difficult to install studs with segment elements into the holes of the base and wellhead flanges, therefore, it is necessary to align the studs with segment elements relative to the flange holes mechanically using a hammer;
- во-вторых, низкая надежность работы, обусловленная недостаточной герметичностью крепления фланцевого соединения при давлении свыше 20,0 МПа. Это обусловлено тем, что каждый сегментный элемент шпильки оказывает избирательную нагрузку на уплотнительное кольцо, находящееся между опорным и устьевым фланцами, как как усилия затяжки гаек на шпильках гаечным ключом на каждой шпильке разное, поэтому на одном участке, соединенных между собой опорного и устьевого фланцев уплотнительное кольцо дотянуто, а на другом участке фланцев - не дотянуто;- secondly, low reliability of operation, due to insufficient tightness of the fastening of the flange connection at pressures above 20.0 MPa. This is due to the fact that each segment element of the stud exerts a selective load on the sealing ring located between the base and wellhead flanges, as the tightening forces of the nuts on the studs with a wrench on each stud are different, therefore, in one section of the interconnected base and wellhead flanges, the sealing the ring is tightened, and on the other part of the flanges it is not tight;
- в-третьих, высокая металлоемкость, обусловленная тем, что в сборе сегментные элементы в сечении представляют собой металлическое кольцо.- thirdly, high metal consumption, due to the fact that the assembled segment elements in the cross section represent a metal ring.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами (патент RU №2760446, МПК Е21 В 33/038, опубл. 25.11.2021) содержащее опорный и устьевой фланцы, установленное между ними в канавках с конусными поверхностями металлическое уплотнительное кольцо, в опорном и устьевом фланцах выполнены отверстия для крепления под шпильки с гайками. Нижний ряд гаек выполнен в виде сегментных элементов, жестко соединенных со шпильками с помощью резьбового соединения и развальцовки нижнего конца шпильки, при этом сегментные головки шпилек нижними торцами по всей своей площади контактируют с опорным фланцем, причем шпильки и гайки имеют крупный шаг резьбы.The closest in technical essence and the achieved result is a device for fastening a flange connection with studs with segment elements (patent RU No. 2760446, IPC E21 B 33/038, publ. surfaces a metal sealing ring, in the base and wellhead flanges there are holes for fastening for studs with nuts. The lower row of nuts is made in the form of segment elements rigidly connected to the studs by means of a threaded connection and flaring of the lower end of the stud, while the segment heads of the studs contact the support flange with their lower ends over their entire area, and the studs and nuts have a large thread pitch.
Недостатки устройства:Device disadvantages:
- во-первых, низкая надежность работы, обусловленная не достаточной герметичностью крепления фланцевого соединения при давлении свыше 20,0 МПа. Это обусловлено тем, что каждый сегментный элемент шпильки оказывает избирательную нагрузку на уплотнительное кольцо, находящееся между опорным и устьевым фланцами, так как усилие затяжки гаек на шпильках гаечным ключом на каждой шпильке разное, поэтому на одном участке, соединенных между собой опорного и устьевого фланцев уплотнительное кольцо дотянуто, а на другом участке фланцев - не дотянуто;- firstly, low reliability of operation, due to insufficient tightness of the fastening of the flange connection at pressures above 20.0 MPa. This is due to the fact that each segment element of the stud exerts a selective load on the sealing ring located between the base and wellhead flanges, since the tightening force of the nuts on the studs with a wrench on each stud is different, therefore, in one section of the interconnected base and wellhead flanges, the sealing the ring is tightened, and on the other part of the flanges it is not tight;
- во-вторых, трудоемкость и длительность монтажа (демонтажа) крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами. Это обусловлено тем, что с целью исключения проворота шпилек с сегментными элементами относительно друг друга торцы сегментных шпилек вплотную соприкасаются друг с другом. Это затрудняет установку шпилек с сегментными элементами в отверстия опорного и устьевого фланцев, поэтому приходится выравнивать шпильки с сегментными элементами относительно отверстий фланцев механически с помощью молотка;- secondly, the complexity and duration of the installation (dismantling) of the fastening of the flange connection with studs with segment elements. This is due to the fact that in order to prevent rotation of the studs with segment elements relative to each other, the ends of the segment studs are in close contact with each other. This makes it difficult to install studs with segment elements into the holes of the base and wellhead flanges, so it is necessary to align the studs with segment elements relative to the flange holes mechanically using a hammer;
- в-третьих, высокая металлоемкость, обусловленная тем, что в сборе сегментные элементы в сечении представляют собой металлическое кольцо.- thirdly, high metal consumption, due to the fact that the assembled segment elements in the cross section represent a metal ring.
Техническими задачами изобретения являются повышение надежности, снижение трудоемкости и длительности монтажа (демонтажа) крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами, а также снижение металлоемкости устройства.The technical objectives of the invention are to increase reliability, reduce the complexity and duration of installation (dismantling) of fastening the flange connection with studs with segment elements, as well as reducing the metal consumption of the device.
Поставленные технические задачи решаются креплением фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами, содержащим опорный и устьевой фланцы, установленное между ними в канавках с конусными поверхностями металлическое уплотнительное кольцо, отверстия в опорном и устьевом фланцах для крепления под шпильки с гайками, ряд гаек выполнен в виде сегментных элементов, жестко соединенных со шпильками с помощью резьбового соединения сегментные элементы шпилек нижними торцами по всей своей площади контактируют с фланцем, причем шпильки и гайки имеют крупный шаг резьбы.The set technical problems are solved by fastening the flange connection with studs with segment elements, containing a base and wellhead flanges, a metal sealing ring installed between them in grooves with conical surfaces, holes in the base and wellhead flanges for fastening under studs with nuts, a number of nuts are made in the form of segment elements , rigidly connected to the studs by means of a threaded connection, the segment elements of the studs with their lower ends are in contact with the flange over their entire area, and the studs and nuts have a large thread pitch.
Новым является то, что сегментные элементы, жестко соединенные со шпильками с помощью резьбового соединения, зафиксированы стопорными винтами, причем с одного торца сегментные элементы оснащены пазами, а на противоположных торцах сегментных элементов выполнены шипы, при этом шип сегментного элемента выполнен с возможностью взаимодействия с пазом последующего сегментного элемента, а паз сегментного элемента выполнен с возможностью взаимодействия с шипом предыдущего сегментного элемента, причем сегментные элементы шпилек выполнены с возможностью образования зазора между торцами сегментных элементов.What is new is that the segment elements, rigidly connected to the studs by means of a threaded connection, are fixed with locking screws, and the segment elements are equipped with grooves at one end, and spikes are made at the opposite ends of the segment elements, while the spike of the segment element is made with the possibility of interacting with the groove of the next segment element, and the groove of the segment element is configured to interact with the stud of the previous segment element, and the segment elements of the studs are configured to form a gap between the ends of the segment elements.
На фиг. 1 схематично изображено крепление фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами.In FIG. 1 schematically shows the fastening of a flange connection with studs with segment elements.
На фиг. 2 схематично изображен вид А крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами.In FIG. 2 schematically shows view A of fastening a flange connection with studs with segment elements.
На фиг. 3 схематично изображено сечение Б-Б крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами.In FIG. 3 schematically shows a section B-B of fastening a flange connection with studs with segment elements.
На фиг. 4 схематично изображен вид В крепление фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами.In FIG. 4 schematically shows view B of fastening a flange connection with studs with segment elements.
На фиг. 5 схематично изображен вид С крепление фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами.In FIG. 5 schematically shows view C of fastening a flange connection with studs with segment elements.
Устройство для крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами содержит опорный 1 (см. фиг. 1, 3, 5) и устьевой фланцы 2 (см. фиг. 1, 2, 3), установленное между ними в канавках с конусными поверхностями металлическое уплотнительное кольцо 3 (см. фиг. 1).A device for fastening a flange connection with studs with segment elements contains a support 1 (see Fig. 1, 3, 5) and wellhead flanges 2 (see Fig. 1, 2, 3), a metal sealing ring installed between them in grooves with tapered surfaces 3 (see Fig. 1).
Наружные диаметры опорного 1 и устьевого 2 фланцев равны между собой и составляют, например Dф=380 мм.The outer diameters of the
В опорном 1 и устьевом 2 фланцах на межцентровом диаметре - Dмц, например равном 300 мм выполнены отверстия под шпильки 41 (см. фиг. 1-5); 42 (см. фиг. 2, 5); 43; 44 (см. фиг. 1, 2, 5); 45 (см. фиг. 2, 5); 46, например опорный 1 и устьевой фланец имеют по шесть отверстий диаметром 24 мм под шесть шпилек: 41; 42; 43; 44; 45; 46 диаметром d=22 мм, расположенных под углом α=60° (см. фиг. 2).In the
Ряд гаек, например верхний, выполнен в виде сегментных элементов: 51 (см. фиг. 1-4); 52 (см. фиг. 2); 53; 54 (см. фиг. 1-4); 55 (см. фиг. 2); 56, жестко соединенных с верхними концами шпилек 41; 42; 43; 44; 45; 46 с помощью резьбового соединения (на фиг. 1 показано условно) и стопорными винтами 6 (см. фиг. 1), что исключает взаимное проворачивание сегментных элементов 51; 52; 53; 54; 55; 56, относительно шпилек 41; 42; 43; 44; 45; 46.A number of nuts, for example the upper one, is made in the form of segment elements: 5 1 (see Fig. 1-4); 5 2 (see Fig. 2); 5 3 ; 5 4 (see Fig. 1-4); 5 5 (see Fig. 2); 5 6 , rigidly connected to the upper ends of the
С одного торца сегментные элементы 51; 52; 53; 54; 55; 56, оснащены пазами 71 (см. фиг. 2, 3, 4); 72 (см. фиг. 2); 73; 74; 75; 76, а на противоположных торцах сегментных элементов 51; 52; 53; 54; 55; 56 выполнены шипы 81 (см. фиг. 2, 3, 4); 82 (см. фиг. 2); 83; 84; 85; 86.From one
При креплении фланцевого соединения шип 81 сегментного элемента 51 взаимодействует с пазом 72 последующего сегментного элемента 52.When fastening the flange connection, the
Паз 71 сегментного элемента 51 взаимодействует с шипом 86 предыдущего сегментного элемента 56.The
Сегментные элементы 51; 52; 53; 54; 55; 56 шпилек 41; 42; 43; 44; 45; 46 выполняют с зазором - s между торцами сегментных элементов 51; 52; 53; 54; 55; 56 при креплении фланцевого соединения. Зазор s, например равен 5 мм. Благодаря данному зазору исключается контакт торцов сегментных элементов 51; 52; 53; 54; 55; 56 между собой.
Сегментные элементы 51; 52; 53; 54; 55; 56 шпилек 41; 42; 43; 44; 45; 46 нижними торцами по всей своей площади контактируют с устьевым фланцем 2.
На нижний конец шпилек 41; 42; 43; 44; 45; 46 при креплении фланцевого соединения наворачивают и затягивают гайки 91 (см. фиг. 1, 3, 5); 92 (см. фиг. 5); 93; 94 (см. фиг. 1, 5); 95; 96, имеющих крупный шаг резьбы равный 2,5.On the lower end of the
Устройство для реализации способа работает следующим образом.The device for implementing the method works as follows.
В канавку (на фиг. 1 показано условно) с конусной поверхностью опорного фланца 1 (см. фиг. 1) устанавливают металлическое уплотнительное кольцо 3. Затем сверху на уплотнительное кольцо 3 канавкой с конусной поверхностью устанавливают устьевой фланец 2. После чего вращением устьевого фланца 2 относительно опорного фланца 1 совмещают их отверстия для крепления.A
Далее в совмещенные отверстия опорного 1 и устьевого 2 фланцев сверху поочередно устанавливают шпильки 41; 42; 43; 44; 45; 46 (см. фиг. 1, 4, 5) с сегментными элементами 51; 52; 53; 54; 55; 56 в количестве 6 штук. Торцы сегментных элементов собирают по принципу «шип в паз». Поэтому при креплении фланцевого соединения шип 81 сегментного элемента 51 взаимодействует с пазом 72 последующего сегментного элемента 52. Аналогично собирают остальные сегментные элементы: 52 и 53; 53 и 54; 54 и 55; 55 и 56; 56 и 51.Further, in the combined holes of the
Затем снизу наворачивают гайки 91; 92; 93; 94; 95; 96 на соответствующие шпильки 41; 42; 43; 44; 45; 46 и гаечным ключом (на фиг. 1 - 5 не показано) затягивают гайки 91; 92; 93; 94; 95; 96 (см. фиг. 1 и 5) на соответствующих шпильках 41; 42; 43; 44; 45; 46.Then the
Повышается надежность работы крепления, так как благодаря соединению «шип в пазе» повышается герметичностью фланцевого соединения при давлении свыше 20,0 МПа. Это обусловлено тем, что при затягивании гаек, каждый шип, находящийся в пазе, оказывает дополнительную нагрузку через устьевой фланец на уплотнительное кольцо, оказывая равномерное усилие стяжки по всему периметру уплотнительного кольца.The reliability of the fastening is increased, since due to the “thorn in the groove” connection, the tightness of the flange connection is increased at a pressure of more than 20.0 MPa. This is due to the fact that when tightening the nuts, each spike located in the groove exerts an additional load through the wellhead flange on the sealing ring, exerting a uniform tightening force around the entire perimeter of the sealing ring.
Снижается трудоемкость и в два раза сокращается длительность монтажа (как сборки, так и разборки) крепления фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами благодаря наличию зазора между сегментными элементами шпилек, а также благодаря тому, что торцы сегментных элементов собираются по принципу «шип в паз».The labor intensity is reduced and the duration of installation (both assembly and disassembly) of fastening the flange connection with studs to segment elements is reduced by half due to the presence of a gap between the segment elements of the studs, and also due to the fact that the ends of the segment elements are assembled according to the “thorn in the groove” principle.
Снижается металлоемкость, так как зазор -s между сегментными элементами позволяет сэкономить металл.The metal consumption is reduced, since the -s gap between the segment elements allows saving metal.
Крепление фланцевого соединения шпильками с сегментными элементами позволяет:Fastening the flange connection with studs with segment elements allows:
- повысить надежность работы;- increase the reliability of work;
- снизить трудоемкость и длительность монтажа (демонтажа) крепления фланцевого соединения;- to reduce the complexity and duration of installation (dismantling) of the fastening of the flange connection;
- снизить металлоемкость крепления.- to reduce the intensity of metal fastening.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2789726C1 true RU2789726C1 (en) | 2023-02-07 |
Family
ID=
Citations (6)
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 |
CN112178315A (en) * | 2020-09-24 | 2021-01-05 | 杨胜新 | Pipeline splicing apparatus for hydraulic engineering |
RU2753224C1 (en) * | 2021-02-20 | 2021-08-12 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Flange connection of wellhead equipment (options) |
RU2760446C1 (en) * | 2021-05-18 | 2021-11-25 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Method for fastening a flange connection with studs with segment elements and a device for its implementation |
RU2763154C1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-27 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Fastening a flange connection at the wellhead |
Patent Citations (6)
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 |
CN112178315A (en) * | 2020-09-24 | 2021-01-05 | 杨胜新 | Pipeline splicing apparatus for hydraulic engineering |
RU2753224C1 (en) * | 2021-02-20 | 2021-08-12 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Flange connection of wellhead equipment (options) |
RU2760446C1 (en) * | 2021-05-18 | 2021-11-25 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Method for fastening a flange connection with studs with segment elements and a device for its implementation |
RU2763154C1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-27 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Fastening a flange connection at the wellhead |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6361085B2 (en) | Apparatus for reducing fastener bending stress in flanged connections | |
US12023766B2 (en) | Hydraulic tensioning and release tool for expansion fasteners | |
US20100006807A1 (en) | Tension ring lifting assembly | |
EP3728876B1 (en) | Multiple chamber hydraulic multi-jack bolt tensioners | |
BRPI0708023A2 (en) | single body hydraulic nut | |
RU2789726C1 (en) | Fastening flange connection via studs with segment elements | |
CN110695910A (en) | Tool and method for disassembling and assembling exhaust valve and valve seat of diesel engine | |
US7617602B2 (en) | Method of servicing a turbine | |
US5163775A (en) | Anchor bolt repair coupling | |
CN108643550B (en) | Overhanging scaffold limiting device and construction method | |
CN114857148A (en) | Ring groove rivet connecting pair with adjustable initial pretightening force function and mounting method | |
WO1993011416A1 (en) | Test apparatus for pressure testing equipment having a flange and method of pressure testing | |
KR200325868Y1 (en) | pipe fixing system | |
RU2738559C1 (en) | Wellhead flange connection | |
KR102465683B1 (en) | Coupling apparatus for non-welding of pile | |
RU2753224C1 (en) | Flange connection of wellhead equipment (options) | |
RU188488U1 (en) | Device for installation and disassembly of the wellhead column pipe | |
KR20190097436A (en) | Foothold hanging system for boxgirder of bridge | |
US20220316506A1 (en) | A Beam Clamp, and a Mounting Assembly | |
RU2760446C1 (en) | Method for fastening a flange connection with studs with segment elements and a device for its implementation | |
RU2784988C1 (en) | Bracket | |
RU2794399C1 (en) | Device for removing shut-off body of ball valve with top connector without disconnection from pipeline | |
RU2736458C2 (en) | Bolted connection of parts | |
CN220957372U (en) | Lengthened deep cavity split type pipeline rush-repair clamp | |
CN210686617U (en) | Anti-loosening bolt |