SU1663174A1 - Резьбовое соединение теплонагнетательных труб - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  соединени  труб в теплонагнетательных скважинах. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы резьбового соединени  при термоциклических процессах. Резьбовое соединение содержит муфту (М) с двусторонним уступом в средней части, коническими резьбовыми участками и коническими уплотнительными поверхност ми со стороны уступа. Ниппели (Н) соединени  имеют ответные М коническую резьбу и конический уплотнительный участок с кольцевой проточкой под герметизирующий элемент (ГЭ), которые выполнены на торце Н. Установлен ГЭ с возможностью взаимодействи  его торца с уступом М и выполнен из материала со степенью расширени  при повышении температуры большей, чем степень расширени  материала М и Н. Наружна  поверхность ГЭ имеет коническую форму, ответную конической уплотнительной поверхности М. При этом ГЭ может быть выполнен из материала, коэффициент линейного расширени  которого больше коэффициента линейного расширени  материала М и Н или из материала с пам тью формы. Приведены расчетные выражени  дл  определени  диаметра наружной конической поверхности ГЭ в расчетной плоскости и дл  выбора длины кольцевой проточки на Н. Поверхности двустороннего уступа М и взаимодействующие с ними торцы ГЭ могут быть выполнены в виде части конической поверхности с вершинами конусов, образующих эти поверхности, направленными от средней части М к ее торцам. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

выполнена на торце ниппел  5, а герметизирующий элемент 9 установлен с возможностью взаимодействи  его торца 11 с торцом 12 уступа 2 муфты. Герметизирующий элемент выполнен из материала со сте- пенью расширени  при повышении температуры большей, чем степень расширени  материала муфты и ниппел . Герметизирующий элемент может быть выполнен из материала, коэффициент линейного расширени  которого больше коэффициента линейного расширени  материала муфты и ниппел , причем диаметр наружной конической поверхности 10 герметизирующего элемента 9 в расчетной плоскости выбираетс  из следующего выражени :

(а|-дг)ДТ . Аи. 1 /1+к

+ЈЧ Ј(irfb)+«

, гл(01-аг)Дт . &,„ I ,|+кг , т

ь - -рг1- -ъъ-г, ()

где di - внутренний диаметр ниппел , мм; d2 - внутренний диаметр герметизирующего элемента, мм;

К

di d2

Рк - контактное давление на взаимодействующих конических уплотнительных поверхност х герметизирующего элемента и муфты, МПа;

ОГ1И«2 - коэффициенты линейного расширени  соответственно герметизирующего элемента и материала муфты и ниппел , 1/°С;

А Т - перепад температуры, °С;

EI и Еа - модули упругости соответственно материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппел , МПа;

/wi и/га - коэффициенты поперечной деформации соответственно дл  материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппел ;

Днач - начальный диаметральный нат г конических уплотнительных поверхностей герметизирующего элемента и муфты, мм.

Другой возможный вариант выбора материала дл  герметизирующего элемента 9 - материал, обладающий пам тью формы. Кроме того, поверхности 12 двустороннего уступа 2 муфты 1 и взаимодействующие с ними торцы 11 герметизирующих элементов могут быть выполнены в виде части конической поверхности, причем вершины конусов, образующих эти поверхности, направлены от средней части муфты к ее торцам . Длина I кольцевой проточки 8 на

ниппеле 5 может быть выбрана из следующего выражени :

I (0,75 -- 0,85)Z,

re Z - длина конического уплотнительного участка 7 ниппел .

Устройство собирают следующим образом .

На торце ниппел  5, на его коническом уплотнительном участке 7 выполн етс  кольцева  проточка 8, в которую осуществл етс  посадка герметизирующего элемента 9. Посадка герметизирующего элемента

5 может осуществл тьс , например при нагреве его до 300-400°С с определенным диаметральным нат гом. Затем осуществл етс  сборка резьбового соединени  и спуск его в скважину. При свинчивании

0 резьбового соединени  оптимальным крут щим моментом осуществл етс  плотна  посадка конических уплотнительных поверхностей 4 и поверхностей 10 герметизирующего элемента с начальным диаметральным

5 нат гом Анач . Герметизирующий элемент может быть приготовлен, например, из медьсодержащего или алюминиевого сплавов .

При закачке по трубам теплоносител 

0 при повышенных температурах (например, 350-400°С), благодар  различному значению коэффициентов линейного расширени  материалов герметизирующего элемента и муфты (ниппел ) осуществл етс  дополни5 тельна  герметизаци  соединени  за счет повышени  контактных давлений по взаимодействующим поверхност м.

Величины увеличени  контактного давлени  завис т от геометрических характери0 стик соединени , используемого материала и регламентируютс  выбором определ емого по указанной формуле диаметра наружной конической поверхности герметизирующего элемента в его расчетной плоско5 сти, что позвол т ограничить контактные давлени  в пределах, не превышающих предел текучести материала. Аналогичный эффект достигаетс  при использовании дл  герметизирующего элемента материала, об0 ладающего пам тью формы.

Применение торцов герметизирующих элементом в виде конических поверхностей улучшает работоспособность соединени , в том числе и за счет повышени  его надеж5 ности в искривленных стволах,

Таким образом, предлагаемое резьбовое соединение позвол ет повысить надежность работы колонны при термоциклических процессах, увеличить надежность

герметизирующих элементов за счет предохранени  их поверхностей от задиров при свинчивании.

Claims (5)

1.Резьбовое соединение теплонагнета- тельных труб, включающее муфту с двусторонним уступом в средней части, коническими резьбовыми участками и коническими уплотнительными поверхност ми со стороны уступа и ниппели с ответными муфте конической резьбой и коническим уп- лотнительным участком с кольцевой проточкой под герметизирующий элемент, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в работе при термоциклических процессах, проточка под герметизирующий элемент выполнена на торце ниппел , а герметизирующий элемент установлен и выполнен из материала со степенью расширени  при повышении температуры большей, чем степень расширени  материала муфты и ниппел , причем наружна  поверхность герметизирующего элемента имеет коническую форму, ответную кониче- ской уплотнительной поверхности муфты.

2.Соединение по п. 1,отличающе- е с   тем, что герметизирующий элемент выполнен из материала, коэффициент линейного расширени  которого больше коэф- фициента линейного расширени  материала муфты и ниппел , а диаметр бз наружной конической поверхности герметизирующего элемента в расчетной плоскости выбираетс  из следующего выражени :

argla +fe-,.-,,),..,

Ег 1С-а1А1(1.;„)Н+,

где di - внутренний диаметр ниппел , мм; da - внутренний диаметр герметизирующего элемента, мм;

5

10 15 20 25

0 5

0

K di/d2,

РК - контактное давление на взаимодействующих конических уплотнительных поверхност х герметизирующего элемента и муфты. МПа;

«1 и #2 коэффициенты линейного расширени  соответственно герметизирующего элемента и материала муфты и ниппел , 1/°С;

А Т - перепад температур, °С;

EI и Е2 - модули упругости соответственно материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппел , МПа; //1 и//2 коэффициенты поперечной деформации соответственно дл  материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппел ,

Днач - начальный диаметральный нат г конических уплотнительных поверхностей герметизирующего элемента и муфты мм,

3.Соединение по пп. 1и2, отличающеес  тем, что длина I кольцевой проточки на ниппеле выбираетс  из следующего выражени :

1 (0,75-0,85)1,

где L - длина конического уплотнительного участка ниппел , мм.

4.Соединение по пп. 1 и 3, отличающее с   тем, что в качестве материала герметизирующего элемента используетс  материал с пам тью формы

5.Соединение по пп, 1-4, отличающеес  тем, что поверхности двустороннего уступа муфты в ее средней части и взаи- модействующие с ними торцы герметизирующих элементов выполнены в виде части конической поверхности, причем вершины конусов, образующих эти поверхности , направлены от средней части муфты к ее торцам.

6 3

I 7 2 9

6 3

MII «и IM i A

сриг-i