UA122041C2 - Нарізне з'єднання для нафтової свердловини - Google Patents

Нарізне з'єднання для нафтової свердловини Download PDF

Info

Publication number
UA122041C2
UA122041C2 UAA201909275A UAA201909275A UA122041C2 UA 122041 C2 UA122041 C2 UA 122041C2 UA A201909275 A UAA201909275 A UA A201909275A UA A201909275 A UAA201909275 A UA A201909275A UA 122041 C2 UA122041 C2 UA 122041C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
coupling
nipple
thread
pipe
shoulder
Prior art date
Application number
UAA201909275A
Other languages
English (en)
Inventor
Кеіта Іносе
Кеита ИНОСЕ
Масаакі Сугіно
Масааки Сугино
Такасі Окада
Такаси Окада
Original Assignee
Ніппон Стіл Корпорейшн
Ниппон Стил Корпорейшн
Валлурек Ойл Енд Гес Франс
Валлурек Ойл Энд Гес Франс
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 Ніппон Стіл Корпорейшн, Ниппон Стил Корпорейшн, Валлурек Ойл Енд Гес Франс, Валлурек Ойл Энд Гес Франс filed Critical Ніппон Стіл Корпорейшн
Publication of UA122041C2 publication Critical patent/UA122041C2/uk

Links

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
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042Threaded
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/04Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with additional sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/004Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/006Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with straight threads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (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)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)

Abstract

Високі показники роботи ущільнення забезпечені в нарізному з'єднанні, застосовуваному для труб для нафтових свердловин з великою товщиною стінки та з показником ефективності з'єднання менше 1. Нарізне з'єднання (10) з'єднує труби для нафтових свердловин (1). Заявлене нарізне з'єднання (10) містить два ніпелі (11) і трубну з'єднувальну муфту. Кожен з ніпелів (11) забезпечений на кінці труби для нафтової свердловини (1) і не має розриву з тілом (12) труби, котре має товщину стінки не менше 12 мм. З'єднувальна муфта (2) містить дві муфти (21) і ділянку (22) заглиблення. Муфта (21) забезпечена на обох кінцях з'єднувальної муфти (2). Ділянка (22) заглиблення має довжину не менше 10 мм. Нарізне з'єднання (10) має показник ефективності з'єднання менше 1. Коли товщина стінки тіла (12) труби позначена як tpipe, товщина стінки та довжина ділянки заглиблення (22) позначені як t1 і 2 L1, відповідно, і довжина кожної з муфт (21) позначена як L2, і якщо наступні вирази (1) і (2) утворюють T і L, тоді, T і L задовольняють наступний вираз (3): , , .

Description

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ
0001) Даний винахід належить до нарізного з'єднання, і конкретніше, до нарізного з'єднання для з'єднання труб для нафтових свердловин за допомогою трубної з'єднувальної муфти.
РІВЕНЬ ТЕХНІКИ
І0002| У нафтових свердловинах або газових свердловинах (які нижче в даному документі називаються "нафтова свердловина" або т.п.), наприклад, застосовують сталеві труби, що називаються трубами для нафтових свердловин. Труби для нафтових свердловин з'єднують одну з одною за допомогою нарізних з'єднань і встановлюють у нафтових свердловинах.
ІО00ОЗ)| Такі нарізні з'єднання взагалі класифікують, як з'єднання інтегрального типу і з'єднання муфтового типу. З'єднання інтегрального типу з'єднує безпосередньо труби для нафтових свердловин. Більш конкретно, охоплювальна нарізка забезпечена на внутрішній периферії кінця труби для нафтової свердловини, і охоплювана нарізка забезпечена на зовнішній периферії кінця труби для нафтових свердловин, і охоплювану нарізку однієї труби для нафтової свердловини вгвинчують у охоплювальну нарізку іншої труби для нафтової свердловини, щоб з'єднати труби для нафтової свердловини. З'єднання муфтового типу з'єднує труби для нафтової свердловини із застосуванням з'єднувальної муфти. Більш конкретно, охоплювальні нарізки забезпечені на внутрішній периферії обох кінців з'єднувальної муфти, і охоплювана нарізка забезпечена на зовнішній периферії кінця труби для нафтових свердловин, і охоплювану нарізку вгвинчують у відповідну охоплювальну нарізку з'єднувальної муфти щоб з'єднати труби для нафтової свердловини. (0004) Кінцева частина труби для нафтової свердловини, на якій охоплювана нарізка містить елемент, що підлягає вставлянню в охоплювальну нарізку, і зазвичай називається "ніпелем".
Кінцева частина труби для нафтової свердловини або з'єднувальної муфти, на якій забезпечена охоплювальна нарізка, містить елемент для прийому охоплюваної нарізки та зазвичай називається "муфтою".
ІЇ0005| Останнім часом нафтові свердловини стають усе глибше. Зазвичай, у глибоких свердловинах застосовують труби для нафтових свердловин з великою товщиною стінки і, отже, такі, що мають високий опір тиску. Нарізному з'єднанню для з'єднання труб для нафтової свердловини з великою товщиною стінки не тільки потрібна висока міцність і високі показники
Зо ущільнення, але також потрібен урахування суворих обмежень по зовнішніх діаметрах для забезпечення встановлення численних труб для нафтової свердловини всередині одна одної.
І0006)| Для зменшення зовнішнього діаметра з'єднання може бути зменшена товщина стінки щонайменше одного з ніпеля та муфти. Нарізні з'єднання зі зменшеною товщиною стінки або зменшеною товщиною стінок ніпеля і/або муфти містять, наприклад, з'єднання зменшеного діаметра. Нарізне з'єднання зменшеного діаметра має зовнішній діаметр, по суті, такий, що дорівнює зовнішньому діаметру тіла труби для нафтових свердловин. Нарізне з'єднання зменшеного діаметра має показник ефективності з'єднання менше 1. Показник ефективності з'єднання є відношенням міцності на розтягання з'єднання до міцності на розтягання тіла труби для нафтових свердловин, і визначається, як частка від ділення площі поперечного перерізу частини з'єднання, що має найменшу площу опору розтягувальному навантаженню, коли з'єднання згвинчене (що зазвичай, називається "критичним перерізом"), на площу поперечного перерізу тіла труби для нафтових свердловин.
ІЇ0007| Максимальна величина внутрішнього тиску під час обпресування ущільнення для нарізного з'єднання залежить від зовнішнього діаметра і товщини стінки тіла труби для нафтових свердловин. Відповідно, відносно високий внутрішній тиск багаторазово прикладають до нарізного з'єднання зменшеного діаметра під час обпресування ущільнення, порівнюючи з іншими нарізними з'єднаннями. При цьому муфта може деформуватися зі збільшенням свого діаметра так, що зусилля на контакті ущільнення, утвореного ущільнювальними поверхнями ніпеля і муфти, стичними одна з одною, зменшується, потенційно приводячи до протікання.
Ї0008| Показники роботи ущільнення нарізного з'єднання звичайно поліпшують за допомогою конструювання різних форм для нарізки або ущільнення. Наприклад, у патентному документі 1 (Р НО2(1990)-80886 А) описана методика для зняття меж перешкодостійкості виміряної в радіальному напрямку ділянки ніпеля з ідеальною нарізкою, найближчої до кінця ніпеля, при цьому запобігають зменшенню меж перешкодостійкості в ущільненні, обумовленому зчепленням нарізок. Патентний документ 2 (японський патент 3726302) описує методику для підвищення показників роботи ущільнення за допомогою конструювання ненарізної ділянки ніпеля, що утворює таке ущільнення, що ділянка має двосекційну конічну конструкцію, і виконуючи звуження ділянки суміжної з кінцем ніпеля меншого, ніж звуження іншої ділянки.
ІЇ0009| Наступні документи існуючої техніки включені в даному документі у вигляді (516) посилання.
СУТЬ ВИНАХОДУ
І0010) Коли нарізне з'єднання зменшеного діаметра з показником ефективності з'єднання менше 1 проходить ообпресування ущільнення або застосовується, внутрішній тиск неодноразово прикладається до з'єднання, при цьому муфта може легко деформуватися зі збільшенням свого діаметра, що потенційно приводить до протікання. Деформацію муфти зі збільшенням діаметра, обумовлену кількаразовим прикладанням внутрішнього тиску, важко зменшити шляхом розробки нових форм для нарізки або ущільнення. Таким чином, у варіанті нарізного з'єднання зменшеного діаметра важко забезпечити високі показники роботи ущільнення шляхом розробки різних форм для нарізки або ущільнення, що зазвичай застосовується. 0011) Завданням даного винаходу є забезпечення високих показників роботи ущільнення в нарізному з'єднанні, застосовуваному для труб для нафтових свердловин з великою товщиною стінки та з показником ефективності з'єднання менше 1. 00121) Нарізне з'єднання даного винаходу є нарізним з'єднанням для з'єднання труб для нафтової свердловини. Нарізне з'єднання містить два ніпелі і трубну з'єднувальну муфту.
Кожний з ніпелів забезпечений на кінці відповідного одного з ніпелів та є нерозривним з тілом відповідної труби з товщиною стінки не менше 12 мм. З'єднувальна муфта містить дві муфти і ділянку заглиблення. Муфти забезпечені на обох кінцях з'єднувальної муфти. Кожна з муфт виконана з функціональною можливістю згвинчування з відповідним ніпелем. Ділянка заглиблення розташована між двома муфтами. Кожен з ніпелів містить носову частину, поверхню заплечика ніпеля, охоплювану нарізку, і ущільнювальну поверхню ніпеля. Носова частина утворює кінцеву ділянку ніпеля. Зовнішня периферійна поверхня носової частини не стикається з муфтою, згвинченою з ніпелем. Поверхня заплечика ніпеля утворена на кінцевій поверхні носової частини. Охоплювана нарізка забезпечена на зовнішній периферійній поверхні ніпеля і розташована ближче до тіла відповідної труби, ніж носова частина. Охоплювана нарізка є конічною нарізкою. Ущільнювальна поверхня ніпеля забезпечена на зовнішній периферійній поверхні ніпеля і розташована між носовою частиною і охоплюваною нарізкою. Кожна з муфт містить охоплювальну нарізку, поверхню заплечика муфти та ущільнювальну поверхню муфти.
Охоплювальна нарізка, забезпечена на внутрішній периферійній поверхні з'єднувальної муфти,
Зо відповідна охоплюваній нарізці Охоплювальна нарізка є конічною нарізкою. Поверхня заплечика муфти розташована ближче до середини з'єднувальної муфти, як визначено за напрямком осі труби, ніж охоплювальна нарізка. Поверхня заплечика муфти стикається з поверхню заплечика ніпеля, коли з'єднання згвинчене, для утворення упору. Ущільнювальна поверхня муфти забезпечена на внутрішній периферійній поверхні з'єднувальної муфти і розташована між охоплювальною нарізкою і поверхнею заплечика муфти. Ущільнювальна поверхня муфти стикається з ущільнювальною поверхнею ніпеля, коли з'єднання згвинчене, для утворення ущільнення. Ділянка заглиблення має довжину не менше 10 мм, виміряну в напрямку осі труби. З'єднання має показник ефективності з'єднання менше 1. Показник ефективності з'єднання обчислюють як частку від ділення А1/А2, де АТ площа поперечного перерізу з'єднувальної муфти, виміряна на кінцях суміжних з ущільненням охоплюваної нарізки і охоплювальної нарізки, зчеплених одна з одною, коли з'єднання згвинчене (поперечний переріз ділянки з'єднання, що має найменшу площу опору розтягувальному навантаженню, коли з'єднання згвинчене), і А2 площа поперечного перерізу тіла. Коли товщина стінки тіла виражена,
ЯК іріреє товщина стінки ділянки заглиблення та довжина ділянки заглиблення виміряна в напрямку осі труби виражені, як її ії 2х!ї, відповідно, і довжина кожної з муфт, виміряна в напрямку осі труби виражена, як І 2, і коли наступний вираз (1) дає Т, і наступний вираз (2) дає |,
Т ії. задовольняють наступний вираз (3).
ІОО1ЗІ т-- 8.
Ї ріре 0) --8.
БО Ці» (2)
Т.І1УБ 514 ОЗ) 0014) Даний винахід забезпечує високі показники роботи ущільнення в нарізному з'єднанні, що застосовується для труб для нафтових свердловин з великою товщиною стінки і з показником ефективності з'єднання менше 1.
КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ
І0015| На фіг. 1 схематично показаний поздовжній переріз нарізного з'єднання, що застосовується для розгляду конструювання з'єднувальної муфти.
На фіг. 2 показаний поздовжній переріз моделі циліндра з двох частин, що апроксимує з'єднувальну муфту нарізного з'єднання, показану на фіг. 1.
На фіг. З показаний графік залежності між параметром а, що належить до величини натягу ущільнення і параметром Ї, що належить до довжини ділянки заглиблення з'єднувальної муфти.
На фіг. 4 показаний графік залежності між параметром, що належить до величини натягу ущільнення і параметром Т, що належить до товщини стінки ділянки заглиблення з'єднувальної муфти.
На фіг. 5 схематично показаний переріз нарізного з'єднання варіанта здійснення.
На фіг. 6 схематично показаний поздовжній переріз нарізного з'єднання варіації варіанта здійснення.
ВАРІАНТИ ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДУ
І0016| Як розглянуто вище, у нарізному з'єднанні зменшеного діаметра важко запобігти деформації муфти зі збільшенням діаметра, обумовленій внутрішнім тиском, навіть при розробці нової форми для нарізки або ущільнення. У нарізному з'єднанні зі з'єднувальною муфтою, можна збільшити жорсткість з'єднувальної муфти для запобігання деформації муфти зі збільшенням діаметра. Тобто, можна збільшити зовнішній діаметр і товщину стінки з'єднувальної муфти для запобігання деформації муфти зі збільшенням діаметра. Разом з тим, оскільки нарізне з'єднання зменшеного діаметра має жорсткі обмеження зовнішнього діаметра, є межа для збільшення зовнішнього діаметра з'єднувальної муфти.
І0017| Зазвичай, ділянка з'єднувальної муфти, розташована між муфтами (що нижче в даному документі називається ділянкою заглиблення) має більшу товщину стінки, ніж ділянки з ущільненнями муфт і, отже, має вищу жорсткість. Тому ділянка заглиблення не має значного збільшення свого діаметра, коли внутрішній тиск прикладений до нарізного з'єднання, і таким чином вважається таким, що має функцію зменшення діаметра ущільнювальної поверхні муфти. 0018) Винахідники зосередили зусилля на ділянці заглиблення з'єднувальної муфти та
Зо спробували поліпшити показники роботи ущільнення за допомогою розробки нової конструкції ділянки заглиблення. Винахідники розглянули можливість конструювання ділянки заглиблення для забезпечення високих показників роботи ущільнення без збільшення зовнішнього діаметра з'єднувальної муфти.
І00191| На фіг. 1 схематично показаний поздовжній переріз нарізного з'єднання, що належить до типу зі з'єднувальною муфтою. У з'єднувальній муфті даного нарізного з'єднання 1/2 довжина поверхонь заплечика муфти, виміряної в напрямку осі труби, позначена Ії, довжина муфти, виміряна в напрямку осі труби, позначена 1», і відстань між поверхнею заплечика муфти та серединою контакту ущільнювальної поверхні муфти, виміряна в напрямку осі труби, позначена
І 5. Коли довжина ділянки заглиблення, виміряна в напрямку осі труби, вдвічі перевищує І, І 4 називають нижче довжиною ділянки заглиблення, для простоти пояснення.
І0020)| Була створена модель циліндра із двох частин, що апроксимує з'єднувальну муфту, показану на фіг. 1, і необхідна і достатня жорсткість для даної моделі була вивчена із застосуванням теорії пружних оболонок. На фіг. 2 показаний поздовжній переріз моделі циліндра з двох частин, яку застосовували для зазначеного вивчення. У моделі циліндра з двох частин, показаної на фіг. 2, циліндрична ділянка 51 з більшою товщиною стінки відповідає ділянці заглиблення, а циліндрична ділянка 52 з меншою товщиною стінки відповідає муфті.
І00211) У варіанті стандартного циліндра величину відхилення м/ циліндричної оболонки, обумовлену внутрішнім тиском Р, виміряним на місці, де дія кінцевих ділянок знехтувано мала, дає вираз (4), наведений нижче, на основі механіки матеріалу. Величина відхилення ум/ становить 1/2 величини збільшення діаметра циліндричної оболонки обумовленого внутрішнім тиском Р. У вираз (4), Е є модулем Юнга, м є коефіцієнтом Пуассона, г є серединним діаметром циліндра, ії є товщиною стінки циліндра. 0022
Рг УР у ------І1 ну)
ЕЕ (4)
І0023| Права сторона виразу (4) є окремим рішенням даної проблеми. Якщо припустити, що величина відхилення в напрямку від осі циліндра є позитивною, фундаментальне рівняння циліндричної оболонки, на яку діє внутрішній тиск Р, дає наступний вираз (5): 00241
Рг УР
У-БВ----Я «І ку)
Кк БЕ зе(Сі сов Дх - С» віп Дх)е "(Су сов Дх -- Су віп Дх) (5) 0025) Якщо величини відхилення в циліндрах 51 і 52, позначити м/ї та муг, тоді м/ї і м/2 дають наступні вирази (6) і (7). гі у виразах (6) і (7) є внутрішнім діаметром ділянки заглиблення з'єднувальної муфти, тобто внутрішнім діаметром циліндричної ділянки 51. (оО26) 2
Р(к-нв/2 УР
МА Року ТИР ду) зе(Сіі сов Діх Сі» віп Дуіх)е "(С з сов Дух Сід віп Дух). (6) 2
Р(Б й ь/2 узР и» - (к 1 2/2) у (І и»)
Бої Е 272 2
Вух - -Вух Я не (Сь1 со5 Вох ни Со» 51 Вох) е (Соз со5 Вох ни Со4 51 Вох) (7)
І0027| Якщо напрямок осі труби з'єднувальної муфти представляє вісь х, і середина з'єднувальної муфти, визначена за напрямком осі труби, представляє нульову точку осі х, тоді кут 9: відхилення і зрізувальна сила С); на правому кінці (х-:0) циліндричної ділянки 51 на фіг. 2 дорівнюють нулю. Таким чином, наступні вирази, (8) і (9), є дійсними: (оО28) 9 рр -0
Мх-0) 1 т
Сен дххо В)
Ох - ож о
Мх-00 1 - дж хо (9)
І0029| Оскільки циліндричні частини 51 і 52 не мають розриву, кут відхилення, 91 циліндричної ділянки 51 і кут відхилення, 92 циліндричної ділянки 52 дорівнюють один одному, коли х-Її. Таким чином, величини відхилення м/ї та м2 у циліндричних частинах 51 і 52 дорівнюють один одному, згинальні моменти М; і Ме дорівнюють один одному, і зрізувальні сили
Ох ї Ог2 дорінюють одна одній. Тобто, наступні вирази (10) - (13), є дійсними.
ІООЗОЇ
Моа-ц) 7 М?а-щ) (10) бін) 7 боо-в) (1)
М-во) 7 Мох) (12)
Ох) - Ох) (13)
ЇООЗ1| Додатково, оскільки лівий кінець циліндричної ділянки 52 на фіг. 2 (х-І-1--Ї 2) є вільним кінцем, наступні вирази, (14) і (15), є дійсними.
І0ОоЗ2І
М хе) 7 9 (14)
Ох ця -0 (15)
Зо 0033) Розв'язавши вирази (8) - (15) одночасно, визначають невідомі кількісні параметри Сч1-
Сі та С21і-С24. Таким чином, величини відхилення м/ї і м циліндричних частин 51 і 52, відповідно, визначають із виразів (б) і (7). Якщо х-ї -і підставлений у вираз (7), величина відхилення ущільнення може бути дана наступним виразом (16). Ї5 є відстанню між межею циліндричних частин 51 та 52 і місцем, що відповідає середині контакту ущільнювальної поверхні муфти, виміряною у напрямку осі х.
І0ОЗА4І
Р(Бнйияь/2)у ур и» ----2І Пі 3-2 (ву)
Бої Ез
Хх . зех(Соісов ВУ (Ц я 1,3 - Соо віп ДЦ я 1) зе(Соусов До (І4 з 1.) Сод віп До (Іі я 1,3) (16)
І0035) Винахідники застосовували параметри Т, ГГ. та а, визначені наступним виразом (17), для визначення впливу товщини стінки ділянки заглиблення і її довжини, виміряної в напрямку осі труби, на показники роботи ущільнення.
І0ОЗ6) т---ї р-. ЦП 1-5 25()
Іріре. пк б (17)
І0037| Т є параметром, отриманим за допомогою нормалізації товщини її стінки ділянки заглиблення з товщиною іріре стінки тіла труби. Ї є параметром, отриманим за допомогою нормалізації довжини І ділянки заглиблення з довжиною половини з'єднувальної муфти, І 1-і ». а є параметром, отриманим за допомогою нормалізації реальної величини натягу ущільнення, знайденої, коли З'єднувальна муфта збільшується в діаметрі, б-2м/2(15), з розрахунковою величиною натягу ущільнення під час згвинчування, б. Величина відхилення м/г, що застосовується у виразі (17), є величиною відхилення м/2 ущільнення, яку дає вираз (16).
І0ОЗ38| На фіг. З показана залежність між Ї та а, де Т є сталою, і довжина І: ділянки заглиблення варіюється. На фіг. 4 показана залежність між т іа, де Її є сталою, і товщина і: стінки ділянки заглиблення варіюється. Залежності, показані на фіг. З і 4 можуть бути дані наступними виразами (18) і (19), відповідно. КТ) є довільною функцією, яка не містить І, 9() є довільною функцією, котра не містить Т, і т є сталою.
І0ОЗ9 2 а(Т, І) ос (ТУ. (18) а(Т, І) ост: (І) (19) 0040) Наступний вираз (20), може бути отриманий з виразів (18) і (19):
ІО0АТІ а(Т,г)ост 2" (20) (0042) Як розглянуто вище, а є параметром, отриманим за допомогою нормалізації реальної величини натягу ущільнення, знайденою, коли діаметр з'єднувальної муфти збільшений з величиною натягу ущільнення під час згвинчування. При цьому, чим більша величина а, тим вищим стає тиск контактної поверхні на ущільненні під час прикладання внутрішнього тиску, що поліпшує показники роботи ущільнення. Достатня жорсткість з'єднувальної муфти забезпечена
Зо і, у результаті, забезпечені високі показники роботи ущільнення якщо Т.І "т" більше порога ак.
Винахідники продовжили аналіз і вивчення та досягли умов т-15 і аш-1,4, а також виконали нарізне з'єднання варіанта здійснення. 0043) Нарізне з'єднання варіанта здійснення є нарізним з'єднанням для з'єднання труб для нафтових свердловин. Нарізне з'єднання містить два ніпелі і трубну з'єднувальну муфту. Кожен з ніпелів забезпечений на кінці відповідної однієї із труб і є нерозривним з тілом відповідної однієї із труб, що має товщину стінки не менше 12 мм. З'єднувальна муфта містить дві муфти і ділянку заглиблення. Муфти забезпечені на обох кінцях з'єднувальної муфти. Кожна з муфт виконана з функціональною можливістю згвинчування з відповідним ніпелем. Ділянка заглиблення розташована між двома муфтами. Кожен з ніпелів містить носову частину, поверхню заплечика ніпеля, охоплювану нарізку і ущільнювальну поверхню ніпеля. Носова частина утворює кінцеву ділянку ніпеля. Зовнішня периферійна поверхня носової частини не стикається з муфтою, згвинченою на ніпелі. Поверхня заплечика ніпеля виконана на кінцевій поверхні носової частини. Охоплювана нарізка забезпечена на зовнішній периферійній поверхні ніпеля і розташована ближче до тіла відповідної труби, ніж носова частина. Охоплювана нарізка є конічною нарізкою. Ущільнювальна поверхня ніпеля забезпечена на зовнішній периферійній поверхні ніпеля і розташована між носовою частиною і охоплюваною нарізкою. Кожна з муфт містить охоплювальну нарізку, поверхню заплечика муфти та ущільнювальну поверхню муфти.
Охоплювальна нарізка забезпечена на внутрішній периферійній поверхні з'єднувальної муфти,
причому відповідає охоплюваній нарізці. Охоплювальна нарізка є конічною нарізкою. Поверхня заплечика муфти розташована ближче до середини з'єднувальної муфти, визначеної за напрямком осі труби, ніж охоплювальна нарізка. Поверхня заплечика муфти стикається з поверхню заплечика ніпеля, коли з'єднання згвинчене, для утворення упору. Ущільнювальна поверхня муфти забезпечена на внутрішній периферійній поверхні з'єднувальної муфти і розташована між охоплювальною нарізкою та поверхнею заплечика муфти. Ущільнювальна поверхня муфти стикається з ущільнювальною поверхнею ніпеля, коли з'єднання згвинчене для утворення ущільнення. Ділянка заглиблення має довжину не менше 10 мм, виміряну в напрямку осі труби. З'єднання має показник ефективності з'єднання менше 1. Показник ефективності з'єднання обчислюють, як частку від ділення А1/А2, де Аї площа поперечного перерізу з'єднувальної муфти виміряна на кінцях, суміжних з ущільненням охоплюваної нарізки та охоплювальної нарізки, зчеплених одна з одною, коли з'єднання згвинчене, і А2 площа поперечного перерізу тіла. Коли товщиною стінки тіла позначена, як іріре, ТОВЩщИНа Стінки ділянки заглиблення та довжина ділянки заглиблення, виміряна в напрямку осі труби, позначені, як ї. і 2хі і, відповідно, і довжина кожної з муфт, виміряна в напрямку осі труби позначена, як І», і коли наступний вираз (1) визначає Т і наступний вираз (2) визначає І, Т і Ї задовольняють наступний вираз (3). 00441 т--л.
Іріре (1) -- 8. 2 ЦІ ()
Т.З 51,4 (3) 0045) У нарізному з'єднанні, розкритому вище, ділянка заглиблення має товщину стінки і довжину, виміряну в напрямку осі труби які задовольняють вираз (3). Дана конструкція повинна збільшувати жорсткість з'єднувальної муфти. Зазначене повинне запобігати деформації муфти зі збільшенням діаметра під час прикладання внутрішнього тиску, при цьому запобігається зменшення контактної сили, що діє між ущільнювальною поверхнею муфти та ущільнювальною поверхнею ніпеля. Зовнішній діаметр з'єднувальної муфти не потребує зміни для задоволення виразу (3). Таким чином, розкрите вище нарізне з'єднання повинне забезпечувати високі показники роботи ущільнення без збільшення зовнішнього діаметра з'єднувальної муфти.
Зо І0046| Варіанти здійснення конкретно описані нижче з посиланням на креслення. На кресленнях однаковим і відповідним елементам присвоєні однакові позиції, і однакові описи не повторюються. Для простоти пояснення креслення можуть показувати елементи спрощено або схематично, а також можуть не показувати деякі елементи. (0047) |(Конструкція в цілому)
На фіг. 5 схематично показаний поздовжній переріз нарізного з'єднання 10 варіанта здійснення. Розглянуте додатково нижче докладно, нарізне з'єднання 10 є так називаним нарізним з'єднанням зменшеного діаметра. Нарізне з'єднання 10 з'єднує труби 1 для нафтових свердловин за допомогою трубної з'єднувальної муфти 2. Кожна з труб 1 для нафтових свердловин є сталевою трубою з відносно великою товщиною стінки. У кожній з труб 1 для нафтових свердловин тіло 12 труби має товщину стінки, що дорівнює або більша 12 мм. (0048) Як показано на фіг. 5, нарізне з'єднання 10 містить два ніпелі 11 і трубну з'єднувальну муфту 2. Кожен з ніпелів 11 забезпечений на кінці труби 1 для нафтових свердловин, і не має розриву з тілом 12 труби. З'єднувальна муфта 2 містить дві муфти 21 і ділянку 22 заглиблення.
Муфти 21 забезпечені на обох кінцях з'єднувальної муфти 2. Кожна з муфт 21 згвинчена з відповідним ніпелем 11. Для простоти пояснення, як визначено за напрямком осі труби нарізного з'єднання 10, напрямок до кінця ніпеля 11 можна називати напрямком всередину, і напрямок до тіла 12 труби називати напрямком назовні.
ІЇ0049| Кожен з ніпелів 11 містить носову частину 111, охоплювану нарізку 112, ущільнювальну поверхню 113 ніпеля і поверхню 114 заплечика ніпеля. 00501 Носова частина 111 розташована ближче до кінця ніпеля 11, ніж охоплювана нарізка 112 та ущільнювальна поверхня 113 ніпеля. Носова частина 111 формує кінцеву ділянку ніпеля 11. Коли ніпель 11 і муфта 21 згвинчені, зовнішня периферійна поверхня носової частини 111 не стикається з муфтою 21. Тобто, коли з'єднання згвинчене, зовнішній діаметр носової частини 111 менше внутрішнього діаметра ділянки муфти 21, що повернена до носової частини 111.
Наприклад, зовнішня периферійна поверхня носової частини 111 може бути утворена ввігнутою поверхнею з виїмкою до внутрішньої периферії ніпеля 11 щодо ущільнювальної поверхні 113 ніпеля. 0051) Охоплювана нарізка 112 забезпечена на зовнішній периферійній поверхні ніпеля 11.
На ніпелі 11 охоплювана нарізка 112 розташована ближче до тіла 12 труби, ніж носова частина 111. Охоплювана нарізка 112 являє собою конічну нарізку. Ущільнювальна поверхня 113 ніпеля забезпечена на зовнішній периферії ніпеля 11 і розташована між носовою частиною 111 і охоплюваною нарізкою 112.
І0052| Ущільнювальна поверхня 113 ніпеля є взагалі конічною поверхнею, діаметр якої зменшується від охоплюваної нарізки 112 до носової частини 111. Ущільнювальна поверхня 113 ніпеля утворена, наприклад, периферією тіла обертання, отриманого обертанням дуги навколо осі СІ труби, або периферією усіченого конуса, вісь якого представлена віссю Сі труби, або комбінацією двох чи більше таких периферійних ділянок.
І0053| Поверхня 114 заплечика ніпеля є тороїдною поверхнею, що утворена кінцевою поверхнею носової частини 111. У даному варіанті здійснення поверхня 114 заплечика ніпеля є скошеною, так що його зовнішня периферія розташована ближче до кінця ніпеля 11 ніж його внутрішня периферія. Тобто, у перерізі ніпеля 11 у площині, яка містить вісь СІ. труби, поверхня 114 заплечика ніпеля сформована такою, що його зовнішня периферія нахилена до напрямку просування під час вгвинчування ніпеля 11. Разом з тим, поверхня 114 заплечика ніпеля не обмежена такою формою. Поверхня 114 заплечика ніпеля може бути, по «суті, перпендикулярною осі СІ. труби. 0054) Кожна з муфт 21 містить охоплювальну нарізку 212, ущільнювальну поверхню 213 муфти і поверхню 214 заплечика муфти.
Ї0055| Охоплювальна нарізка 212 відповідає охоплюваній нарізці 112 ніпеля 11 і забезпечена на внутрішній периферійній поверхні муфти 21. Охоплювальна нарізка 212 являє собою нарізку, яка зчіплюється з нарізкою, що являє собою охоплювану нарізку 112.
Охоплювальна нарізка 212 являє собою конічну нарізку. 0056) Ущільнювальна поверхня 213 муфти відповідає ущільнювальній поверхні 113 ніпеля і забезпечена на внутрішній периферії муфти 21. Ущільнювальна поверхня 213 муфти стикається з ущільнювальною поверхнею 113 ніпеля, коли ніпель 11 і муфта 21 згвинчені.
Зо ІЇ0057| Ущільнювальна поверхня 113 ніпеля та ущільнювальна поверхня 213 муфти мають деяку величину натягу. Тобто, коли з'єднання не згвинчене, діаметр ущільнювальної поверхні 113 ніпеля трохи більше діаметра ущільнювальної поверхні 213 муфти. При цьому, коли ніпель 11 угвинчують в муфту 21, ущільнювальні поверхні ніпеля і муфти 113 і 213 стикаються та, коли з'єднання згвинчене, зчіплюються належним чином одна з одною для досягнення посадки з натягом. Таким чином, ущільнювальні поверхні 113 їі 213 ніпеля і муфти утворюють ущільнення, застосовуючи контакт металу з металом.
І0058| Поверхня 214 заплечика муфти відповідає поверхні 114 заплечика ніпеля і забезпечена на внутрішньому кінці муфти 21, як визначено за напрямком осі труби. Поверхня 214 заплечика муфти стикається з поверхнею 114 заплечика ніпеля, коли з'єднання згвинчене. 0059) Коли ніпель 11 вгвинчують у муфту 21, поверхні 114 і 214 заплечиків ніпеля та муфти стикаються і притискаються одна до одної. Поверхні 114 їі 214 заплечиків ніпеля і муфти, у зіткненні одна з одною, являють собою упор. 0060) Площа зіткнення поверхні 114 і 214 заплечиків ніпеля і муфти, тобто площа упору, переважно становить не менше 30 95 площі поперечного перерізу тіла 12 труби. Поперечний переріз означає переріз у площині перпендикулярній осі СІ труби. Якщо площа упору становить не менше 3095 поперечного перерізу тіла 12 труби, це зменшує пластичну деформацію поверхні 114 заплечика ніпеля і суміжної ущільнювальної поверхні 113 ніпеля, що відбувається, коли надмірне стискальне навантаження прикладене до нарізного з'єднання 10. Дане повинно стабілізувати ущільнення на основі контакта, при цьому запобігається зменшення тиску контактної поверхні ущільнення.
І00О61) Хоча зазначене не є обмежувальним, площа упору переважно становить не більше 6095 площі поперечного перерізу тіла 12 труби для запобігання зменшенню мінімального перерізу з'єднувальної муфти 2.
І0062| Як розглянуто вище, нарізне з'єднання 10 є так називаним нарізним з'єднанням зменшеного діаметра. Таким чином, нарізне з'єднання 10 має показник ефективності з'єднання менше 1. Показник ефективності з'єднання обчислюють, як частку від ділення А1/А2, де А! площа поперечного перерізу ділянки з'єднувальної муфти 2, що має найменшу площу опору розтягувальному навантаженню, коли з'єднання згвинчене (тобто критичного перерізу), і А2 площа поперечного перерізу тіла труби. бо І0063| Охоплювана і охоплювальна нарізки 112 і 212 мають кінці ЕТ та Е2 своїх зчеплених відрізків довжини, коли з'єднання згвинчене. Площа Аї критичного перерізу з'єднувальної муфти 2 є площею поперечного перерізу з'єднувальної муфти 2, виміряної на кінці Е1 зчепленого відрізка довжини, що розташований суміжно з ущільненням. (0064) Ділянка з'єднувальної муфти 2, розташована між двома муфтами 21, утворює ділянку 22 заглиблення. Внутрішній діаметр ділянки 22 заглиблення є по суті, постійним. Зовнішній діаметр з'єднувальної муфти 2 також є, по суті, постійним. Таким чином, ділянка 22 заглиблення має товщину стінки яка є, по суті, незмінною. Товщина стінки ділянки 22 заглиблення більше товщини стінки муфти 21. Таким чином, ділянка 22 заглиблення має вищу жорсткість, ніж муфта 21.
І0065| Внутрішній діаметр ділянки 22 заглиблення переважно менший внутрішнього діаметра тіла 12 труби. Дане збільшує товщину стінки ділянки 22 заглиблення і збільшує її жорсткість. Разом з тим, якщо є виступ між ніпелем 11 і ділянкою 22 заглиблення на внутрішній периферійній поверхні нарізного з'єднання 10, коли з'єднання згвинчене, генерується турбулентний потік у внутрішньому текучому середовищі при його проходженні крізь нарізне з'єднання 10. Дане може не тільки зменшувати продуктивність свердловини, але також пошкоджувати нарізне з'єднання 10. Таким чином, переважним є внутрішній діаметр ділянки 22 заглиблення, що, по суті, дорівнює внутрішньому діаметру кінця ніпеля 11. (0066) Для одержання внутрішнього діаметра вершини ніпеля 11, що дорівнює внутрішньому діаметру ділянки 22 заглиблення, наприклад, може бути виконане витягування, що робить внутрішній діаметр кінця ніпеля 11 менше внутрішнього діаметра тіла 12 труби. Дане збільшує товщину стінки ділянки ніпеля 11, розташованого ближче до кінця, ніж охоплювана нарізка 112 (тобто упорного виступу). Дане збільшує жорсткість упорного виступу ніпеля 11. Дане збільшує контактну силу ущільнення, при цьому додатково поліпшуючи показники роботи ущільнення нарізного з'єднання 10.
І0067| Довжина ділянки 22 заглиблення становить не менше 10 мм. Довжина ділянки з'єднувальної муфти 2, розташованої між внутрішнім кінцем однієї поверхні 214 заплечика муфти і внутрішнім кінцем іншої поверхні 214 заплечика муфти, виміряна в напрямку осі труби, називається нижче довжиною ділянки 22 заглиблення. Якщо ділянка 22 заглиблення має довжину щонайменше 10 мм, дане запобігає негативному впливу деформації заплечика, що
Зо виникає, коли одну муфту 21 і зв'язаний ніпель 11 згвинчують, на згвинчування іншої муфти 21 і зв'язаного ніпеля 11, при цьому запобігається неналежному згвинчуванню. Дане повинне запобігати зниженню показників роботи ущільнення нарізного з'єднання 10. 0068) Чим довша ділянка 22 заглиблення, тим вища жорсткість з'єднувальної муфти 2, яка поліпшує показники роботи ущільнення нарізного з'єднання 10. Разом з тим, при деякій довжині ділянки 22 заглиблення, досягається межа поліпшення показників роботи ущільнення. Таким чином, максимальна довжина ділянки 22 заглиблення може становити, наприклад, 100 мм. 0069) Товщина стінки і довжина ділянки 22 заглиблення є такими, що з'єднувальна муфта 2 має необхідну жорсткість. Більш конкретно, параметри Т ії, які належать до товщини стінки та довжини ділянки 22 заглиблення визначаються наступними виразами (1) і (2), і т ії. встановлюють задовольняючими наступний вираз (3): 0070 т--л.
Іріре (1) -- 8.
ЦІ ()
Т.З 51,4 (3)
І0071| Хоча товщина стінки ділянки 22 заглиблення є, по суті, постійною, її у виразі (1) визначають, як товщину стінки ділянки 22 заглиблення, виміряну на його середині, визначеної за напрямком осі труби. Тобто, й є товщиною стінки з'єднувальної муфти 2, виміряної на проміжній позиції між двома поверхнями 214 заплечиків муфти. Іріре Є ТОВЩИНОЮ Стінки тіла 12 труби.
І0072| Її У виразі (2) є відстанню між найвіддаленішою в напрямку всередину точкою поверхні 214 заплечика муфти і серединою з'єднувальної муфти 2, виміряної в напрямку осі труби. Тобто, довжина ділянки 22 заглиблення, виміряна в напрямку осі труби може бути дана, як 2х!ї. Довжина 2хі!ї дорівнює мінімальній відстані між протилежними поверхнями 214 заплечика муфти.
ЇОО7ЗІ| Ї2 у виразі (2) є довжиною кожної муфти 21, виміряної в напрямку осі труби. 12 є відстанню між кінцем з'єднувальної муфти 2 і найвіддаленішою в напрямку всередину точкою відповідної поверхні 214 заплечика муфти. 0074) Для обчислення 1 і Її. на основі виразів (1) та (2), змінні можна приймати в будь-яких одиницях; разом з тим, і: і їріре ПОВИННІ бути прийняті в однакових одиницях, і |: і» повинні бути прийняті в однакових одиницях. 0075) |Корисний ефекті
У даному варіанті здійснення товщина стінки ділянки 22 заглиблення з'єднувальної муфти 2 і її довжина, виміряні в напрямку осі труби, є такими, що задовольняють вираз (3). Зовнішній діаметр з'єднувальної муфти 2 не потребує регулювання для задоволення виразу (3). Дане повинне поліпшувати жорсткість з'єднувальної муфти 2 без збільшення зовнішнього діаметра з'єднувальної муфти 2. Таким чином, навіть у нарізному з'єднанні зменшеного діаметра, із жорсткими обмеженнями по зовнішньому діаметру, деформація зі збільшенням діаметра кожної муфти 21 під час прикладання внутрішнього тиску може бути відвернена, при цьому підтримується зусилля на контакті ущільнення. Дане повинне забезпечувати високі показники роботи ущільнення. 0076) Загалом, якщо товщина стінки тіла труби становить 15 мм або більше, навантаження, прикладене до з'єднання, збільшується так, що муфта може легше деформуватися. З іншого боку, у нарізному з'єднанні 10 даного варіанта здійснення товщину стінки та довжину ділянки 22 заглиблення регулюють для поліпшення жорсткості з'єднувальної муфти 2, при цьому запобігається деформація муфти 21. Зазначене дозволяє припустити, що нарізне з'єднання 10, повинне також бути досить ефективним, якщо товщина стінки тіла труби становить 15 мм або більше.
І0077| Нарізне з'єднання зменшеного діаметра зазвичай має показник ефективності з'єднання менше 1 і має відносно низьку жорсткість. Зокрема, якщо показник ефективності з'єднання не перевищує 0,8, жорсткість нарізного з'єднання є недостатньою, при цьому показники роботи ущільнення можуть легко зменшитися. З іншого боку, у нарізному з'єднанні 10 даного варіанта здійснення товщину стінки і довжину ділянки 22 заглиблення регулюють для поліпшення жорсткості з'єднувальної муфти 2. Дане дозволяє припустити, що нарізне з'єднання 10 повинне також бути досить ефективним, якщо показник ефективності з'єднання не
Зо перевищує 0,8. 00781 |Варіацій
Хоча описано варіант здійснення, даний винахід не обмежений описаним вище варіантом здійснення, і різні модифікації є можливими без відходу від суті розкриття. Наприклад, хоча нарізне з'єднання 10 даного варіанта здійснення містить одне ущільнення, воно може включати у себе два або більше ущільнень. 0079) У вищеописаному варіанті здійснення внутрішній діаметр кінця ніпеля 11 і внутрішній діаметр ділянки 22 заглиблення з'єднувальної муфти 2 менше внутрішнього діаметра тіла 12 труби. Разом з тим, у нарізному з'єднанні 10а, показаному на фіг. 6, внутрішній діаметр вершини ніпеля 114 і внутрішній діаметр ділянки 22а заглиблення з'єднувальної муфти 2а може бути не менше внутрішнього діаметра тіла 12 труби. У таких реалізаціях також переважним є внутрішній діаметр кінця ніпеля 11а, що, по суті, дорівнює внутрішньому діаметру ділянки 22а заглиблення, коли з'єднання згвинчене.
ПРИКЛАДИ
І0080)| Для підтвердження корисних ефектів нарізного з'єднання даного винаходу, провели фізичні обпресування ущільнення та чисельний аналіз із застосуванням методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл. 0081) |Фізичне обпресування ущільнення)
Були підготовлені два зразки нарізного з'єднання зі з'єднувальною муфтою, що має базову конструкцію, показану на фіг. 5, і проведені фізичні обпресування ущільнення. Умови, загальні для даних зразків, описані нижче.
Труба, що застосовувалася: 8-5/8"57.42Ж сталева труба (із зовнішнім діаметром 219,41 мм і товщиною стінки 16,3 мм)
Сталь: вуглецева сталь 0125 за стандартами АРІ (з номінальною межею текучості 125 Кві (-862 Мпа)
Нарізка: кожна нарізка мала крок 5,08 мм, кут навантаженої сторони профілю нарізки -32, кут завідної сторони профілю нарізки 102 і проміжок на завідній стороні профілю нарізки 0,15
ММ.
І0082| Для обпресування ущільнень, поверхнева обробка для ніпеля була "токарною", поверхнева обробка для муфти була обробкою на основі фосфату марганцю, і трубне мастило бо АРІ накладалося на всі поверхні з'єднання. Обпресування ущільнення проводили згідно з ІЗО
13679:2011, і максимальне прикладене розтягувальне навантаження на з'єднання становило 75 95 розтягувального навантаження межі текучості тіла труби.
ІЇ0083| Як показано в таблиці 1, два зразки мають величини, що відрізняються, Т.-1/1715 обчислені за виразом (3). 00841
Таблиця 1
Показник ТП(товщина стінки Ї (довжина бази Результат й бази заглиблення/довжина
Зразок | ефективності й - Т.5 | обпресування з'єднання заглиблення/товщина з'єднувальної муфти ущільнення стінки тіла труби (мм) (мм) прикл. 1 прикл. 1 пройшов 0085) Як показано в таблиці 1, у зразку порівняльного приклада 1, протікання виникало під час обпресування ущільнення. У зразку порівняльного приклада 1 Т.І 75 становило менше 1,4 і не задовольняло вираз (3), що є передбачуваною причиною нестачі жорсткості ділянки заглиблення з'єднувальної муфти.
І0086) На відміну від зазначеного, зразок, що має ознаки винаходу прикладу 1, пройшов обпресування ущільнення, оскільки протікання під час обпресування ущільнення не відбулося.
У зразку, що має ознаки винаходу приклада 1, Т.І 775 було більше 1,4 і задовольняло вираз (3), що є передбачуваною причиною досить високої жорсткості ділянки заглиблення з'єднувальної муфти.
І0087| Чисельний аналіз із застосуванням методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл
Чисельний аналіз із застосуванням методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл проводили для множини зразків, показаних у таблиці 2. Після аналізу згвинчування нарізок для кожного зразка, застосували випробування за ІЗО13679 САЇ4 бБегіе5 А, що моделює навантаження, і оцінили показники роботи ущільнення, що протидіє кожному, внутрішньому і зовнішньому тиску. Показники роботи ущільнення оцінювали на основі мінімальної величини середнього тиску контактної поверхні ущільнення в статистиці навантаження (тобто мінімального середнього тиску контактної поверхні ущільнення). Більш висока величина мінімального середнього тиску контактної поверхні ущільнення означає кращі показники роботи ущільнення. В аналізі із застосуванням методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл застосовували моделі, у яких матеріал був ізотропно зміцненим пружнопластичним матеріалом, і модуль пружності становив 210 ГПа і межа текучості становила 125 К5і (-862 МПа) з
Зо випробувальним напруженням 0,2 95. 0088)
Таблиця 2 т (товщина І мінім.
СТІНКИ Довжина Довжина (довжина середн
Показник бази ' й бази "| Показник
З І бази єднувальної іл ТИСК разокефективностізаглиблення заглиблення/Т.Ї. роботи з'єднання товщина аглиблення муфти довжина контакт. щільнення стінки (мм) (мм) "'єднувальної повні ' (МПа) тіла муфти) труби) порівн. прикл. 0,75 1,60 25 320 0,08 1,35 | 466,0 незад. 2-1 зобр. прикл. 0,75 1,60 50 345 0,14 1,41) 515,5 задов. 2-1 зобр. прикл. 0,75 1,60 75 370 0,20 1,44) 536,7 задов. 2-2 рн |в |в рю вію ен прикл. 0,79 1,65 25 320 0,08 1,39 | 480,4 незад. 2-2 зобр. прикл. 0,79 1,65 50 345 0,14 1,45) 5174 задов. 2-3 зобр. прикл. 0,79 1,65 75 370 0,20 1,48) 5252 задов. 2-4 зобр. прикл. 0,682 1,69 25 320 0,08 1,431 5002 удовл. 2-5 зобр. прикл. 0,82 1,69 5о0 345 0,14 1,49 511,6 удовл. 2-6 зобр. прикл. 0,82 1,69 75 370 0,20 1,52 | 531,6 удовл. 2-7 (0089) Кожен зі зразків, проілюстрованих у таблиці 2, є нарізним з'єднанням зі з'єднувальною муфтою, що має базову конструкцію, показану на фіг. 5, але таким, що має розміри з'єднувальної муфти, які відрізняються. Аналіз проводили із застосуванням методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл, де варіювали довжину ділянки заглиблення і зовнішній діаметр з'єднувальної муфти. Умови труби, що застосовувалася, сталі і нарізки були загальними для всіх зразків і були однаковими з умовами розглянутого вище фізичного обпресування ущільнень.
І0090) Зразок, який має ознаки винаходу прикладів 2-5 мав розмір з'єднувальної муфти, що дорівнює розміру зразка, що має ознаки винаходу приклада 1, котрий пройшов фізичне обпресування ущільнення. Оскільки мінімальний середній тиск контактної поверхні ущільнення зразка, який має ознаки винаходу прикладів 2-5, було не менше 500 МПа, дані зразки з мінімальними величинами середнього тиску контактної поверхні ущільнення не нижче 500 МПа були визначені, як такі, що мають задовільні показники роботи ущільнення, і зразки з величинами нижче 500 МПа були визначені, як такі, що мають незадовільні показники роботи ущільнення. 0091) У кожному зі зразків порівняльних прикладів 2-1 ії 2-2, мінімальний середній тиск контактної поверхні ущільнення становив менше 500 МПа, що означає незадовільні показники роботи ущільнення. У кожному зі зразків порівняльних прикладів 2-1 і 2-2, Т.1/75 становив менше 1,4, дозволяючи припустити, що жорсткість ділянки заглиблення з'єднувальної муфти була недостатньою.
00921 На відміну від зазначеного, у кожному зі зразків, що мають ознаки винаходу прикладів 2-1-2-1, мінімальний середній тиск контактної поверхні ущільнення був не нижче 500 Па, що означає задовільні показники роботи ущільнення.
У кожному зі зразків, що мають ознаки винаходу прикладів 2-1-2-7, Т.Ї 15 становило більше 1,4, дозволяючи припустити, що жорсткість ділянки заглиблення з'єднувальної муфти була достатньою.
0093) Розглянуті вище фізичні обпресування ущільнення і аналіз із застосуванням методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл демонструють, що задовільні показники роботи ущільнення можуть бути досягнуті, якщо Т.І 171551,4.,

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Нарізне з'єднання для з'єднання труб для нафтової свердловини, що містить: два ніпелі, кожен з яких забезпечений на кінці відповідної однієї з труб і не має розриву з тілом відповідної труби, що має товщину стінки не менше 12 мм; і трубну з'єднувальну муфту, яка містить дві муфти і ділянку заглиблення, причому муфти забезпечені на обох кінцях з'єднувальної муфти, кожна з муфт виконана з можливістю згвинчування з відповідним ніпелем, ділянка заглиблення розташована між двома муфтами, кожен з ніпелів містить: носову частину, що утворює кінцеву ділянку ніпеля, зовнішню периферійну поверхню носової частини, що не контактує з муфтою, згвинченою з ніпелем; поверхню заплечика ніпеля, утворену на кінцевій поверхні носової частини; охоплювану нарізку, забезпечену на зовнішній периферійній поверхні ніпеля і розташовану ближче до тіла відповідної труби, ніж носова частина, причому охоплювана нарізка є конічною нарізкою; і ущільнювальну поверхню ніпеля, забезпечену на зовнішній периферійній поверхні ніпеля і розташовану між носовою частиною і охоплюваною нарізкою, кожна з муфт містить: охоплювальну нарізку, забезпечену на внутрішній периферійній поверхні з'єднувальної муфти, що відповідає охоплюваній нарізці, причому охоплювальна нарізка є конічною нарізкою; поверхню заплечика муфти, розташовану ближче до середини з'єднувальної муфти, визначеної за напрямком осі труби, ніж охоплювальна нарізка, причому поверхня заплечика муфти контактує з поверхнею заплечика ніпеля, коли з'єднання згвинчене, для утворення упору; і ущільнювальну поверхню муфти, забезпечену на внутрішній периферійній поверхні з'єднувальної муфти і розташовану між охоплювальною нарізкою і поверхнею заплечика муфти, причому ущільнювальна поверхня муфти контактує з ущільнювальною поверхнею ніпеля, коли з'єднання згвинчене для утворення ущільнення, при цьому ділянка заглиблення має довжину не менше 10 мм, виміряну в напрямку осі труби, причому з'єднання має показник ефективності з'єднання менше 1, показник ефективності з'єднання обчислюють як АТ/А2, де АТ площа поперечного перерізу з'єднувальної муфти, виміряна на кінцях, суміжних з ущільненням, охоплюваної нарізки та охоплювальної нарізки, зчеплених одна з одною, коли з'єднання згвинчене, і А2 площа поперечного перерізу тіла і, коли товщина стінки тіла позначена як ірре, товщина стінки ділянки заглиблення і довжина ділянки заглиблення виміряна в напрямку осі труби, позначені як її і 2хі, відповідно, і довжина кожної з муфт, виміряна в напрямку осі труби, позначена як 1», і, коли наступний вираз (1) утворює 1 і наступний вираз (2) утворює І, Т і Ї задовольняють наступний вираз (3): т-- Ї ріре с) -- 8. ц1о (2
    Т.ІУ5 514 (3).
    їг повна ее і «тт ж т тт тяж тя явля я Ж А А А АЛ ДЖ лечить ї ; реч тк і це
    -к . Н Нелнн в жа омели ме ом Я кспне ни ше а ння кни пекан а прис кот КЛ Мошее: АТ се ук куки З тт КК пу ОК, ее ут Кт, осМуне НЯ УТ Ух ТИС МЬСрМет яю меж Е дк, да ИЙ о вн а СІ; нан цк й у не НЕ / ко Ся 7 ра й ох я х ше ож о я жк ри и КУ а о керма й шк й й т ях соку х и Кн Салжкй К, ПЕ оо «Кл Ха Ко ки В в В ЗО й Й Е п ДН ср олннях ДК ще пеніянят лях ААУ КАЖАНИ юр к ЮК Я ЖЖ лк кети тт тд -
    тІг. ї з х сх В Хна нини У Е о: ї ла тя Е і Я Я т , ре ее | й , наз ІЗ ення енннннентннв : пола ни З ї ! й Й ! скік жк кн, сток кжжкжюке шк ї - же ке -ч х і Ж й й за х м г 5 ХЕ я ке з Ї ї на а а по Фе ї Я й т т зй С С Се я ся з х, 15 ех З з КЗ 2 а сни соннни я т г с п лк " я й г. Б ще тк, зх ї ,іявавакакикя ни ше Ше и Б Її жк ща вок ї я чу я З Я ши ше ше с Ше Ше 1 У а М -- ій я . ! І шко Е он м х Сх я ро о ЕКЗ. Ж я ї що т їх ї ОЇ дпоусуххю тах точну пиляти он ЗКУ
    РІК. Й 1 Е свас гом зма и зни МИ МК: ШИ с га зма мн 1.0.4... МНН 2 ПМ ВИН Мен меси нн ИН НН МИ пи нини нини ни ши нини и м оре НК ше нями :
    Щ..2М.О0М.0 МО «ення о МИ Ш нектривнея ДА СА МАН се Кевфнк кни МИ фі Ер ДОН ес зов НА АС ДАНЕ ВИ МКК МАРАТ дь с а ВИ МНН Пенн нн не ох нан Н се ВАНОВИНННЯ пом зне ви па мамин І А ни нини ВЕ пеевет ПОЛОТИ вени дшея НИК ЗМ Бежевий нн зни нини нн Не п и В т ан ТТ Кен КН ВИН с и нин ни МНН зі НИ ВИНИ 3.04 янв ПИ я ни нин В НЕ ЗНА ВИН НК шини нини неви ши ие МНН. Ефес тоди Н 1 НЯННЯ Вк НИ не нина ни МИ КК НБУ дент ПІНИ М с М НЕ нн о нн вн на в ПИ.
    1...5 ден фннннї в ме Ма вк не ВК ИН Е Новин НН км и м Ве ї г нини нини нини нн Манн вн нон нини ни ЕЕ НН Енн в В В ІНН ренні ннтнннінтьннй шк и М ЕМ нн шини шини шин. п перев НВ ке ни и ЗИ и НИ и нен нини нн В АХ Песефееіееті ее кет кееі ет еттвннй ши ншен й РІШЕН нн ни ї НЯМ ММА ВАК нок ник и Не На фонньн- о М о и ЗЕМ Коло ннаофенинднняй нон ик В ї МЕ сення ех фен фрі р век СТ пи НИ МИ ЕЕ В ен ни ен нини нини мине ни М нн и ви ЕЕ ши а Ви 3 11254 и В ферит МИНЕ ЕН фетр рр пренреретнтенрнья ме ми ни ак ПИ ЕВ вини ми ними мини мини нини ЕН МО Тееефе тенти МЕ В ЗЕ НУ В поря рекевеви овен р, нн ни нн ння те ї М «ефе реюь КТЕКЯ ми «нерви рент кни нен М Я ши ж ник и и М Я : пи ПО ЕОМ ЗІ ША М: ен нтіїнн о ;; що З та п ; (ЩЕ Х р Кк хх їх па з й бо з
    :
    1.
    ху. З ен В ПОС НАААЕ НА УООК КОН НОВА ци он зви п нм не нн п п в вн нн и в а а в ее фннін і В и нива п о в ЕК І соми юн ПЛАНКА ЯКА НА АНА КАНА Кк ЯМЙ ВИХ МО оо НИ З ИНА НО в и п п п о о о о в о п в щ БІЖИ ТЕП о ве о нн а ши ПМ ит нренрня мана нн вна нн нн нн В В в по В ЕВ ІТК КУ ППО ня Заяв й Да пе п по ик Но М ВОК КЕ о в о По овв Де Х ЗИ Зо ЗО КК ЗК НА АД НИ ВЕ МИМО пен нн в нн п в нн ни ин поко о по га5 в 155 17 ЛО зх. 2 і шу ЩІ Я є що ; , хо зе У 212 Б Віз Мія ей іа зд кл КУ Мих х КУ с і гомо Бе т ке С КК Бе Ес І шк о іч серия роде я 7 УК Ку й рон» туя утік рот грн Дін лих ен вини ік; Бін Е вин па нин ом ие нині пон Зини иити ЗНіів ів вино спін пс нин Я па іа ЯТІ 14147 хр зі їз кА нн нн нон в и и в в в В
    Ж. З й ся 1 З І щит щі ; - ре за «Б ЯУ | ав ий 00 я й У промо і му кшене орех У й ! ТИ ь ему «дів, нах з Дек дечлетя мох Дно дюд м ентя а а и и в а ДК М а А; ! Я М ай х Кі ах моз Ра 1 ма" із чів та акт. В
UAA201909275A 2017-03-08 2018-02-21 Нарізне з'єднання для нафтової свердловини UA122041C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017043789 2017-03-08
PCT/JP2018/006296 WO2018163829A1 (ja) 2017-03-08 2018-02-21 油井管用ねじ継手

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA122041C2 true UA122041C2 (uk) 2020-08-25

Family

ID=63448149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201909275A UA122041C2 (uk) 2017-03-08 2018-02-21 Нарізне з'єднання для нафтової свердловини

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11142960B2 (uk)
EP (1) EP3594548B1 (uk)
JP (1) JP6663536B2 (uk)
CN (1) CN110312885B (uk)
AU (1) AU2018231464B2 (uk)
BR (1) BR112019016894B1 (uk)
CA (1) CA3053744C (uk)
EA (1) EA036471B1 (uk)
MX (1) MX2019009776A (uk)
PL (1) PL3594548T3 (uk)
UA (1) UA122041C2 (uk)
WO (1) WO2018163829A1 (uk)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA122041C2 (uk) * 2017-03-08 2020-08-25 Ніппон Стіл Корпорейшн Нарізне з'єднання для нафтової свердловини
WO2019082612A1 (ja) * 2017-10-25 2019-05-02 日本製鉄株式会社 鋼管用ねじ継手

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5732273B2 (uk) * 1974-03-31 1982-07-09
JPS629085A (ja) 1985-07-05 1987-01-17 住友金属工業株式会社 油井管用管継手
JPH0280886A (ja) 1988-09-14 1990-03-20 Nippon Steel Corp シール面圧保持機能の優れた油井管用ネジ継手
JPH0694170A (ja) 1992-09-14 1994-04-05 Kawatetsu Chiyuubitsuku Kk 油井用管継手の製造方法
JP3726302B2 (ja) * 1995-03-15 2005-12-14 住友金属工業株式会社 油井管用ねじ継手
JP2874615B2 (ja) * 1995-10-25 1999-03-24 住友金属工業株式会社 管接続用ねじ継手
JPH10318455A (ja) * 1997-05-21 1998-12-04 Nippon Steel Corp 油井管用テーパネジ継手構造
CN2366656Y (zh) * 1998-12-30 2000-03-01 宝山钢铁(集团)公司 油井管特殊螺纹过扭矩保护接头
JP2005351324A (ja) * 2004-06-09 2005-12-22 Metal One Corp 油井管用ネジ継手
BRPI0920855B1 (pt) * 2008-10-20 2020-09-15 Nippon Steel Corporation Junta rosqueada para tubos de aço
JP5971264B2 (ja) * 2014-01-10 2016-08-17 Jfeスチール株式会社 極厚肉油井管用ねじ継手
PL3159591T3 (pl) * 2014-06-20 2019-11-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Złącze gwintowe do rur stalowych
MY177471A (en) * 2015-03-30 2020-09-16 Jfe Steel Corp Threaded pipe joint
JP6187724B1 (ja) * 2016-02-19 2017-08-30 Jfeスチール株式会社 油井管用ねじ継手
EP3572702B1 (en) * 2017-01-18 2021-07-21 Nippon Steel Corporation Threaded joint for steel pipes
UA122041C2 (uk) * 2017-03-08 2020-08-25 Ніппон Стіл Корпорейшн Нарізне з'єднання для нафтової свердловини
WO2019082612A1 (ja) * 2017-10-25 2019-05-02 日本製鉄株式会社 鋼管用ねじ継手
CA3080458C (en) * 2017-11-09 2022-06-21 Nippon Steel Corporation Threaded connection for steel pipe
RU2678785C1 (ru) * 2017-11-14 2019-02-01 Акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" Резьбовое соединение нефтепромысловых труб с высоким сопротивлением сжатию и комбинированным нагрузкам (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
BR112019016894B1 (pt) 2023-02-14
CA3053744A1 (en) 2018-09-13
US11142960B2 (en) 2021-10-12
CN110312885B (zh) 2021-03-16
EA201991645A1 (ru) 2020-01-24
JP6663536B2 (ja) 2020-03-11
EP3594548B1 (en) 2022-06-15
US20190383106A1 (en) 2019-12-19
JPWO2018163829A1 (ja) 2019-06-27
EP3594548A4 (en) 2020-03-18
CN110312885A (zh) 2019-10-08
WO2018163829A1 (ja) 2018-09-13
MX2019009776A (es) 2019-10-14
CA3053744C (en) 2021-08-17
AU2018231464A1 (en) 2019-07-25
PL3594548T3 (pl) 2022-10-03
EP3594548A1 (en) 2020-01-15
AU2018231464B2 (en) 2020-05-07
BR112019016894A2 (pt) 2020-04-14
EA036471B1 (ru) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10400922B2 (en) Threaded joint for steel pipes
CN102639912B (zh) 螺纹连接件
US11300233B2 (en) Threaded connection for steel pipe
US20090058083A1 (en) Staple for a hose coupling
AU2016373923A1 (en) Threaded joint for steel pipe
CA3047916C (en) Threaded connection
CN114026309B (zh) 钢管用螺纹接头
UA122041C2 (uk) Нарізне з'єднання для нафтової свердловини
US11892106B2 (en) Threaded connection for steel pipe
US20070252388A1 (en) Pipe joint
CA3109443C (en) Threaded connection for steel pipes
EP4092302B1 (en) Threaded connection for pipe
CN101021147B (zh) 具有改进的抗疲劳的抽油杆连接装置
CN114270012A (zh) 螺纹接头
OA20943A (en) Threaded coupling for steel pipe