SU1810472A1

SU1810472A1 - Kohичeckoe peзьбoboe coeдиhehиe буpильhoй koлohhы

Info

Publication number: SU1810472A1
Application number: SU904791285A
Authority: SU
Inventors: Boris A Chernov; Bogdan Yu Oglabyak; Leonid P Nestruev; Igor S Babyuk; Vladimir M Griniv
Original assignee: Ivano Frankovskij Inst Nefti I
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1993-04-23

Description

Изобретение относится к буровой технике, в частности к коническим резьбовым соединениям бурильной колонны, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Цель изобретения - повышение усталостной прочности конического резьбового соединения бурильной колонны за счет улучшения распределения нагрузки между витками резьбы.

На фиг.1 представлено устройство в рабочем положении; на фиг.2 - конструкция ниппеля; на фиг.З - конструкция муфты с разгружающими канавками.

Устройство состоит из ниппеля 1 и муфты 2, соединенных между собой конической резьбой 3, причем на ниппеле и муфте выполнены разгружающие канавки, состоящие из трех сопрягаемых участков, первые из которых 4 и 9 имеют переменный диаметр, величина которого определяется по приведенным выше зависимостям, участков и 8, имеющих постоянные диаметры, а также участков 6 и 7 с плавно изменяющимися диаметрами.

Соединение, включающее ниппельную и муфтовую части, свинчивается с заданным крутящим моментом. При нагружении соединения усилиями, возникающими при бурении, напряжения, действующие на витки резьбы, за счет наличия разгружающей канавки вышеописанной формы, распределяются между витками резьбы более равномерно. Это приводит к снижению напряжений в зонах опасных сечений деталей, вследствие чего усталостная прочность резьбового соединения повышается.

Пример конкретного выполнения канавок для замкового резьбового соединения ЗШ-146 с резьбой 3-121.

Параметры соединения по ГОСТ 5286-75. □вн = 04 = 80 мм 2tgy?= 1:4 = 0,25Т = 15,875 мм D = ds = 121,709 мм I = 1з = 102 мм

L = 24 мм L = 90 мм (по данным испытаний)

1810472 А1 χι = 51 мм Xi = 60 мм

Х1 = 70 мм Х1 = 80 мм χι = 90 мМ

Профиль разгружающих канавок на ниппеле участок поз.4 х = 51 мм Dx = 80 мм х = 45 мм Dx= 83,31мм х = 40 мм D” = 85,89 мм х = 30 мм D” = 90,72 мм х ='24 мм D” = 93,43 мм, диаметр второго участка (поз.5) 93,43 мм, длина - 8,13 мм;

на муфте участок поз.9 Dx = 146mm р£= 144,98 мм Dx = 143,89 мм D” = 142,85 мм Dx = 141,87 мм, диаметр второго участка (поз.8) 141,87 мм длина 12 мм.

Участки поз.6 и 7 выполнены в виде конических поверхностей, сопряженных с цилиндрическими поверхностями тороидов, радиусами 5 мм.

Резьбовое соединение деталей с канавками предложенного профиля обеспечивает снижение напряжений в наиболее нагруженных участках резьбы ниппеля и _dh ₌ ^t- — [ D + 2 tg </?(Т — х ) J⁴— муфты и увеличение напряжений на участках, где разгружающие канавки отсутствуют.

Повышение долговечности работы соединения на 20-25% обеспечивает экономический эффект, составляющий 130 руб. на одно резьбовое соединение.

Claims

Формула изобретения

1. Коническое резьбовое соединение бурильной колонны, включающее ниппельную и муфтовую части, связанные резьбой, и разгружающие канавки, выполненные на ниппеле и муфте, отличающееся тем, что, с целью повышения усталостной прочности за счет улучшения распределения нагрузки между витками резьбы, разгружающая канавка ниппеля размещена на его внутренней поверхности, а разгружающая канавка муфты - на ее наружной поверхности.

2. Соединение по п.1, о т л и ч а ю щёес я тем, что разгружающая канавка ниппеля выполнена в виде трех сопрягаемых участков, первый из которых расположен между серединой резьбы и плоскостью опасного сечения и имеет переменный диаметр, величина которого определяется из следующего выражения;

(D + 2tgp(T-l/2)]⁴-Di_H}[D +2tgp(T-x)] D + 2 tgy>(T -I/2 ) где D“ - диаметр разгружающей канавки ниппеля на первом участке;

Т - расстояние от упорного уступа ниппеля до основной плоскости;

I - длина резьбы;

φ- угол конуса резьбы;

Dbh - внутренний диаметр ниппеля;

D - средний диаметр резьбы в основной плоскости;

х = расстояние от сечения с диаметром О” до упорного уступа, L < х < 1/2;

L - расстояние от упорного уступа до плоскости опасного сечения ниппеля, второй участок расположен между плоскостью опасного сечения и основной плоскостью резьбы и имеет постоянный диаметр, а третий имеет переменный диаметр, плавно изменяющийся от диаметра предыдущего участка к диаметру внутреннего канала ниппельной части.

3. Соединение по пп.1 и 2, от л ича ю щее с я тем, что разгружающая канавка муфты выполнена в виде трех сопрягаемых участков, первый из которых расположен между серединой резьбы плоскостью опасного сечения и имеет переменный диаметр, величина которого определяется из следующего выражения:

^х ^VD^ + [d +2tgy>(T - χι )1⁴ — [D +2tgy>(T -1/2)]⁴ ' ^MM где Dx - диаметр разгружающей канавки муфты на первом участке;

Т - расстояние от торца муфты до основной плоскости;

Dh - наружный диаметр муфты;

χι. - расстояние от сечения с диаметром разгружающей канавки Dx до торца муфты, 1/2<х<1_·;

L’ - расстояние от торца муфты до плоскости опасного сечения муфты, второй участок расположен между плоскостью опасного сечения и плоскостью, проходящей через конец резьбы, и имеет постоянный диаметр, а третий имеет переменный диаметр, плавно изменяющийся от диаметра предыдущего участка к наружному диаметру муфтовой части.

Основная

Плоскость опасна го J сечения муфть/ плоскость \г

Плоскость /опасного горения ниппеля

Фиг. 1