UA122858C2 - Нарізне з'єднання для сталевої труби - Google Patents

Нарізне з'єднання для сталевої труби Download PDF

Info

Publication number
UA122858C2
UA122858C2 UAA202001089A UAA202001089A UA122858C2 UA 122858 C2 UA122858 C2 UA 122858C2 UA A202001089 A UAA202001089 A UA A202001089A UA A202001089 A UAA202001089 A UA A202001089A UA 122858 C2 UA122858 C2 UA 122858C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
nipple
coupling
steel pipe
shoulder
nose
Prior art date
Application number
UAA202001089A
Other languages
English (en)
Inventor
Масаакі Суґіно
Масааки Сугино
Йоусуке Оку
Кеіта Іносе
Кеита ИНОСЕ
Original Assignee
Ніппон Стіл Корпорейшн
Ниппон Стил Корпорейшн
Валлурек Ойл Енд Ґес Франс
Валлурек Ойл Енд 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 Ґес Франс, Валлурек Ойл Енд Гес Франс filed Critical Ніппон Стіл Корпорейшн
Publication of UA122858C2 publication Critical patent/UA122858C2/uk

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
    • 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

Abstract

Запропоноване нарізне з'єднання для сталевої труби, яке поліпшує свою герметичність при внутрішньому тиску з підтримкою високої герметичності при зовнішньому тиску нарізного з'єднання, що має ніс, що застосовується в сталевій трубі великого діаметра і зі стінкою великої товщини. У нарізному з'єднанні для з'єднання тіл сталевих труб, кожне з яких має зовнішній діаметр, який більший або дорівнює 7 дюймам (178 мм), і товщину стінки, яка більша або дорівнює 0,7 дюйма (18 мм), задовольняється вираз (1) в описі і tB/tL>1,4, де δ [мм] є зазором між зовнішньою поверхнею ніпеля і внутрішньою поверхнею муфти після скріплення, виміряним на граничній лінії між конічною поверхнею ніпеля і скругленою поверхнею ніпеля, D [дюйм] - зовнішній діаметр тіла сталевої труби, t [дюйм] - товщина стінки тіла сталевої труби, L [мм] - відстань між точкою опори, яка є позицією в ділянці контакту між ущільнювальною поверхнею ніпеля і ущільнювальною поверхнею муфти, яка є найближчою до кінця ніпеля, і кінцем ніпеля після скріплення, як виміряно в напрямку осі труби, tL [мм] - товщина стінки ніпеля, виміряна в точці опори, і tB [мм] - товщина стінки муфти, виміряна в точці опори.

Description

Галузь техніки, до якої належить винахід
Даний винахід стосується нарізного з'єднання для сталевої труби і, конкретніше, нарізного з'єднання для з'єднання сталевих труб з великими діаметрами і стінками великої товщини.
Рівень техніки
Сталеві труби, які називаються трубними виробами нафтопромислового сортаменту, застосовують, наприклад, для розвідки або видобутку нафти або природного газу в нафтових свердловинах або газових свердловинах (нижче в даному документі разом називаються "нафтовими свердловинами" або т. п.), розробки незвичайних запасів, таких як бітумінозний пісок або сланцевий газ, витягання або зберігання двоокису вуглецю (отримання і зберігання двоокису вуглецю (СС5), отримання геотермальної енергії або в термальних джерелах. Для з'єднання сталевих труб застосовують нарізне з'єднання.
Такі нарізні з'єднання для сталевих труб загалом класифікують, як з'єднання муфтового типу і інтегрального типу. З'єднання муфтового типу з'єднує пару труб, одна з яких є сталевою трубою, і інша є короткою трубою, яка називається з'єднувальною муфтою. У такому випадку охоплювана різь забезпечена на зовнішній периферії кожного з кінців сталевої труби, а охоплювальна різь забезпечена на внутрішній периферії кожного з кінців з'єднувальної муфти. У такому випадку охоплювану різь сталевої труби угвинчують в охоплювальну різь з'єднувальної муфти так, що вони скріплюються і з'єднуються. З'єднання інтегрального типу з'єднує пару труб, обидві з яких є сталевими трубами, і окрему з'єднувальну муфту не застосовують. У цьому випадку охоплювана різь забезпечена на зовнішній периферії одного кінця кожної сталевої труби, а охоплювальна різь забезпечена на внутрішній периферії іншого кінця. У такому випадку охоплювану різь однієї сталевої труби угвинчують в охоплювальну різь іншої сталевої труби так, що вони скріплюються і з'єднуються.
З'єднувальна ділянка кінця труби, на якій забезпечена охоплювана різь, містить елемент, який підлягає вставленню в охоплювальну різь і звичайно називається "ніпелем". З'єднувальна ділянка кінця труби, на якій забезпечена охоплювальна різь, містить елемент для прийому охоплюваної різі, що називається "муфтою". Ніпель і муфта утворюють кінці труб і мають трубчасту форму.
При бурінні нафтових свердловин їх бічну стінку посилюють трубними виробами
Зо нафтопромислового сортаменту для запобігання обваленню бічної стінки під час буріння, при цьому отримують численні трубні вироби нафтопромислового сортаменту, розташовані один в іншому. Останнім часом свердловини, як на суші, так і на морі, стають все глибшими; для таких умов роботи часто застосовують нарізні з'єднання для з'єднання трубних виробів нафтопромислового сортаменту, в яких внутрішні і зовнішні діаметри з'єднувальних ділянок загалом однакові з внутрішніми і зовнішніми діаметрами сталевих труб для поліпшення ефективності будівництва нафтових свердловин. Застосування таких нарізних сполук мінімізує кільцеві зазори між численними трубними виробами нафтопромислового сортаменту, розташованими один всередині іншого, що підвищує ефективність будівництва глибоких нафтових свердловин без значного збільшення діаметра свердловини. Потрібне нарізне з'єднання із задовільними показниками герметичності, що протистоїть тиску плинного середовища всередині (нижче в даному документі також називається "внутрішнім тиском") і тиску плинного середовища зовні (нижче в даному документі також називається "зовнішнім тиском") при вищеописаних звуженнях перерізу на внутрішніх і зовнішніх діаметрах. Загалом, показник герметичності по протидії внутрішньому тиску називають "герметичністю при внутрішньому тиску", показник герметичності по протидії зовнішньому тиску називають "герметичністю при зовнішньому тиску".
Відомі нарізні з'єднання, які забезпечують задовільну герметичність, містять з'єднання з ущільненням, де застосовують контакт металу з металом (нижче в даному документі називається "металевим ущільненням"). Металеве ущільнення є пристроєм, в якому діаметр ущільнювальної поверхні ніпеля трохи більший діаметра ущільнювальної поверхні муфти (різниця даних діаметрів потрібно називати "величиною натягу") і, коли нарізне з'єднання скріплюється і ущільнювальні поверхні приганяють одну до одної, величина натягу обумовлює зменшення діаметра ущільнювальної поверхні ніпеля і збільшення діаметра ущільнювальної поверхні муфти, і кожна з ущільнювальних поверхонь намагається відновити свій початковий діаметр і при цьому генерує сили пружної післядії, які виробляють контактний тиск на ущільнювальних поверхнях, обумовлюючи їх зчеплення одна з одною по всій периферії, забезпечуючи при цьому герметичність.
УР 2006-526747 А (Патентний Документ 1) розкриває методику, що застосовується для нарізного з'єднання для сталевої труби, яка містить ніпель і муфту, де на ніпелі забезпечений бо ніс для поліпшення герметичності при зовнішньому тиску зі збереженням його герметичності при внутрішньому тиску.
УР 2015-132285 А (Патентний Документ 2) розкриває методику, яка застосовується для нарізного з'єднання для сталевої труби, яка містить ніпель і муфту, де повинне попереджуватися заїдання різі при забезпеченні герметичності при внутрішньому тиску і зовнішньому тиску.
Японський Патент 4535064 (Патентний Документ 3) повідомляє, що нарізне з'єднання, яке містить одне металеве ущільнення і один ніс, має більш високу герметичність при зовнішньому тиску, ніж нарізне з'єднання без носа.
У даний документ у вигляді посилання включені наступні документи відомої техніки.
ІПатентний Документ 1) УР 2006 526747 А
ІПатентний Документ 2) УР 2015 132285 А
ІПатентний Документ 3) Патент Японії Мо. 4535064
Суть винаходу
Задачею даного винаходу є забезпечення нарізного з'єднання, в якому поліпшена герметичність при внутрішньому тиску з підтримкою високої герметичності при зовнішньому тиску, причому нарізне з'єднання має ніс, застосовується в сталевій трубі великого діаметра і зі стінкою великої товщини.
Нарізне з'єднання для сталевої труби даного винаходу є нарізним з'єднанням для з'єднання тіл сталевих труб, яка кожна має зовнішній діаметр, який більший або дорівнює 7 дюймів (178 мм) і стінку товщиною, яка більша або дорівнює 0,7 дюйми (18 мм). Нарізне з'єднання включає в себе трубчастий ніпель і трубчасту муфту. Муфту скріплюють на ніпелі, коли ніпель введений в неї. Ніпель включає в себе ніс, поверхню заплечика ніпеля, конічну поверхню ніпеля, скруглену поверхню ніпеля, охоплювану різь і ущільнювальну поверхню ніпеля. Ніс забезпечений на ділянці кінця ніпеля і має зовнішній діаметр менший внутрішнього діаметра ділянки муфти, який повернутий до ділянки кінця ніпеля, коли з'єднання скріплене. Поверхня заплечика ніпеля забезпечена на кінції носа. Конічна поверхня ніпеля забезпечена на зовнішній периферії носа.
Скруглена поверхня ніпеля забезпечена на кромці між поверхнею заплечика ніпеля і конічною поверхнею ніпеля. Охоплювана різь забезпечена на зовнішній периферії ніпеля.
Ущільнювальна поверхня ніпеля забезпечена на зовнішній периферії ніпеля і розташована між
Зо носом і охоплюваною різзю. Муфта містить поверхню заплечика муфти, охоплювальну різь і ущільнювальну поверхню муфти. Поверхня заплечика муфти повернута до поверхні заплечика ніпеля і стикається з поверхнею заплечика ніпеля, коли з'єднання скріплене. Охоплювальна різь відповідає охоплюваній різі і забезпечена на внутрішній периферії муфти. Ущільнювальна поверхня муфти повернута до ущільнювальної поверхні ніпеля і стикається з ущільнювальною поверхнею ніпеля після скріплення.
Задовольняється Вираз (1), наведений нижче, і іІв/і/»1,4, де б |мм| зазор між зовнішньою поверхнею ніпеля і внутрішньою поверхнею муфти після скріплення, виміряний на граничній лінії між конічною поверхнею ніпеля і скругленою поверхнею ніпеля, О дюйм) зовнішній діаметр тіла сталевої труби, Її |дюйм| товщина стінки тіла сталевої труби, І (ммі відстань між точкою опори, яка є позицією в ділянці контакту між ущільнювальною поверхнею ніпеля і ущільнювальною поверхнею муфти, яка є найближчою до кінця ніпеля, і кінцем ніпеля після скріплення, як виміряно в напрямку осі труби, її (мм| товщина стінки ніпеля, виміряна в точці опори, і їв (мм) товщина стінки муфти, виміряна в точці опори. 0,ЗО--тіп(апі--ЬиО, п-1,2,3)»б»тіп(апі 20, п-1,2,3 (1). 0015) Тут тіп є функцією, яка приймає мінімум з трьох факторів в її дужках, а1-(1/)х0,0115х(н/л)-768778-0,00247х(П/) 202052: р1-(1/)х0,0076х(п/)7965872-0,0012Ох(п/) 106817: а2-(./)х0,00725х(ц/Л) 8573 -0,00157х(й/) 193212: р2-0; а3--(І1/)х0,00256х(й/1)210620-40,00372х(п/) 7219899: 6Б3-(1/)х0,01986х(йИ/І)7088615-0,01048х(Н/) 7100532,
Короткий опис креслень
На Фіг. 1 схематично показаний подовжній переріз нарізного з'єднання муфтового типу варіанту здійснення.
На Фіг. 2 схематично показаний подовжній переріз нарізного з'єднання інтегрального типу, який відрізняється від з'єднання Фіг. 1.
На Фіг. 3 показаний подовжній переріз нарізних сполук Фіг. 1 і 2 у напрямку осі труби, що показує ніс і ділянки поблизу нього.
На Фіг. 4 показаний подовжній переріз нарізного з'єднання, відмінного від показаного на Фіг. бо З, у напрямку осі труби, що показує ніс і ділянки поблизу нього.
На Фіг. 5 показаний графік кореляції між зазором на носу і герметичністю при зовнішньому тиску.
Варіанти здійснення винаходу
ІГерметичність при зовнішньому тиску)
У нарізному з'єднанні для сталевої труби зі стінкою великої товщини величини зовнішнього тиску по стандарту АРІ 5С3 є близькими до 100 95 величин зовнішнього тиску еквівалентним напруженню по Мізесу (тобто величин, які відповідають початку плинності самого матеріалу без не доданих розрахункових міцностей). Якщо прикладений такий дуже високий зовнішній тиск, протікання від зовнішнього тиску може виникати навіть в нарізному з'єднанні для сталевої труби зі стінкою великої товщини.
Автори провели широкі дослідження і ідентифікували випадки протікання від зовнішнього тиску. Тобто, високий зовнішній тиск, який проник на різь, зменшує діаметр всіх ділянок ніпеля, які розташовані назад від металевого ущільнення, коли ніякий зовнішній тиск не проникає на ділянки, розташовані уперед від металевого ущільнення і, наступним чином, їх діаметр не зменшується і, в результаті, ділянки ніпеля, розташовані ближче до кінця, ніж охоплювана різь, що містять металеве ущільнення і ніс (який нижче в даному документі називається "торець ніпеля"), вигинаються радіально назовні. Наступним чином, точка ущільнення переміщується до кінця ніпеля, із ззовні від прийнятної для ущільнення поверхні (тобто поверхні, яка оброблена для забезпечення прийнятної шорсткості або піддана іншій прийнятній обробці для забезпечення утворення металевого ущільнення, і отримала посадку належним ковзанням під час скріплення з'єднання), або упорний виступ ніпеля міцно входить в контакт з внутрішньою периферією муфти, при цьому контактні сили ущільнення значно зменшуються, наступним чином, значно зменшується герметичність при зовнішньому тиску.
На основі даних нових фактів автори визнали, що може бути відвернене значне зменшення герметичності при зовнішньому тиску навіть в нарізному з'єднанні для сталевої труби зі стінкою великої товщини, якщо нижня межа встановлена на зазор б для запобігання міцному контакту кінця носа з внутрішньою периферією муфти, навіть коли прикладається високий зовнішній тиск.
Тому прийняли теорію пружної циліндричної оболонки для розрахунку величини деформації вигину носа (яка відповідає половині збільшення діаметра), яку знаходили, коли прикладається
Зо зовнішній тиск, і ідентифікували прийнятну нижню межу для зазору б.
ІГерметичність при внутрішньому тиску)
Коли прикладається внутрішній тиск, діаметр упорного виступу ніпеля збільшується для збільшення контактних сил ущільнення. Разом з тим, в сталевій трубі великого діаметра і зі стінкою великої товщини, якщо товщина стінки муфти є невеликою відносно ніпеля, збільшення діаметра муфти в результаті прикладання внутрішнього тиску є також великим, що зменшує посилення контактних сил ущільнення. Приймаючи вказане до уваги, автори визнали, що повинна існувати прийнятна величина співвідношення товщини ущільнювальної стінки ніпеля і муфти для збільшення посилення контактних сил ущільнення для поліпшення герметичності при внутрішньому тиску.
На основі даних фактів автори винайшли нарізне з'єднання для сталевої труби, яке поліпшує герметичність при внутрішньому тиску з підтримкою високої герметичності при зовнішньому тиску нарізного з'єднання з носом, що застосовується в сталевій трубі великого діаметра і зі стінкою великої товщини.
Нарізне з'єднання для сталевої труби варіанту здійснення є нарізним з'єднанням для з'єднання тіл сталевих труб, кожне з яких має зовнішній діаметр, який більший або дорівнює 7 дюймам (178 мм) і товщину стінки, яка більша або дорівнює 0,7 дюйми (18 мм). Нарізне з'єднання містить трубчастий ніпель і трубчасту муфту. Муфта скріплюється на ніпелі, коли ніпель введений в неї. Ніпель містить ніс, поверхню заплечика ніпеля, конічну поверхню ніпеля, скруглену поверхню ніпеля, охоплювану різь і ущільнювальну поверхню ніпеля. Ніс забезпечений на ділянці кінця ніпеля і має зовнішній діаметр менший внутрішнього діаметра ділянки муфти, який повернутий до ділянки кінця ніпеля, коли з'єднання скріплене. Поверхня заплечика ніпеля забезпечена на кінці носа. Конічна поверхня ніпеля забезпечена на зовнішній периферії носа. Скруглена поверхня ніпеля забезпечена на кромці між поверхнею заплечика ніпеля і конічною поверхнею ніпеля. Охоплювана різь забезпечена на зовнішній периферії ніпеля. Ущільнювальна поверхня ніпеля забезпечена на зовнішній периферії ніпеля і розташована між носом і охоплюваною різзю. Муфта містить поверхню заплечика муфти, охоплювальну різь, і ущільнювальну поверхню муфти. Поверхня заплечика муфти повернута до поверхні заплечика ніпеля і стикається з поверхнею заплечика ніпеля, коли з'єднання скріплене.
Охоплювальна різь відповідає охоплюваній різі і забезпечена на внутрішній периферії муфти. бо Ущільнювальна поверхня муфти повернута до ущільнювальної поверхні ніпеля і стикається з ущільнювальною поверхнею ніпеля після скріплення.
Задовольняється Вираз (1), наведений нижче, і іІв/і/21,4, де б |мм| зазор між зовнішньою поверхнею ніпеля і внутрішньою поверхнею муфти після скріплення, виміряний на граничній лінії між конічною поверхнею ніпеля і скругленою поверхнею ніпеля, О |в дюймах) зовнішній діаметр тіла сталевої труби, ї |в дюймах| товщина стінки тіла сталевої труби, І. (мм| відстань між точкою опори, яка є позицією в ділянці контакту між ущільнювальною поверхнею ніпеля і ущільнювальною поверхнею муфти, яка є найближчою до кінця ніпеля, і кінцем ніпеля після скріплення, як виміряно в напрямку осі труби, її (мм| товщина стінки ніпеля, виміряна в точці опори, і Ів (мм) товщина стінки муфти, виміряна в точці опори. 0,З0--тіп(апі--биО, п-1,2,3)»б»тіп(апі 20, п-1,2,3) (1).
Тут тіп є функцією, яка бере мінімум з трьох факторів в своєму виразі в дужках. а1, аг, аз,
Б1, р2 і 53 визначаються наступним чином: а1-(1/)х0,0115х(п/)-768778-0,00247х(П/) 202052: р1-(1/)х0,0076х(п/)7965872-0,0012Ох(п/) То6817: а2-(.,1)х0,00725х(цпл) 13 -0,00157х(ц/) 71932192: р2-0; а3--(І1/)х0,00256х(й/1)210620-40,00372х(п/) 7219899: 6Б3-(1/)х0,01986х(йИ/І)7088615-0,01048х(Н/) 7100532,
У нарізному з'єднанні для сталевої труби варіанту здійснення встановлена така нижня межа для зазору б, що навіть, коли високий зовнішній тиск, який проник на різь, зменшує діаметр всіх ділянок ніпеля, розташованих назад від ущільнювальної поверхні ніпеля, і при реакції на нього ніс вигинається відносно точки опори, герметичність при зовнішньому тиску, отримана від носа, може підтримуватися. Верхня межа зазору б дорівнює нижній межі зазору, плюс 0,3 мм для запобігання непотрібному збільшенню об'єму різання або кількості проходів під час верстатної обробки.
З іншого боку, оскільки встановлена нижня межа співвідношення ів/іи для товщини стінки дорівнює 1,4, збільшення діаметра муфти, отримане при прикладанні внутрішнього тиску, може бути мінімізоване навіть в сталевій трубі великого діаметра і зі стінкою великої товщини. Дане збільшує посилення контактних сил ущільнення, при цьому поліпшується герметичність при
Зо внутрішньому тиску.
Наступним чином, нарізне з'єднання даного варіанту здійснення поліпшує герметичність при внутрішньому тиску, підтримуючи високу герметичність при зовнішньому тиску нарізного з'єднання з носом, що застосовується в сталевій трубі великого діаметра і з великою товщиною стінки.
Переважно, ів/і 2,0 і, більш переважно, ів/і 2.2.
Нарізне з'єднання може мати інтегральний тип або муфтовий тип.
Ніс може мати 0,2 95 умовної межі плинності більше, яка в 1,05 або більше разів перевищує 0,2 95 умовну межу плинності тіла сталевої труби, до скріплення і виміряну в напрямку вздовж окружності.
Конкретні способи збільшення 0,2 95 умовної межі плинності включають в себе виконання обтиснення в холодному стані на кінці труби перед нарізкою різі або виконання зміцнення загартуванням з високочастотним нагріванням, наприклад.
Щонайменше одне з наступного: хімічну конверсійну обробку, піскоструминну обробку і металізацію можна застосовувати для щонайменше одного з наступного: охоплюваної різі і охоплювальної різі; щонайменше одного наступного: ущільнювальної поверхні ніпеля і ущільнювальної поверхні муфти, і щонайменше одного з наступного: поверхні заплечика ніпеля і поверхні заплечика муфти.
ІВаріанти здійснення)
Варіанти здійснення нарізного з'єднання для сталевої труби описані нижче і показані на кресленнях. Однакові і співпадаючі компоненти на кресленнях позначені однаковими посилальними позиціями і їх опис не повторюється.
На Фіг. 1 схематично показаний подовжній переріз нарізного з'єднання 1 для сталевої труби варіанту здійснення. Як показано на Фіг. 1, нарізне з'єднання 1 є нарізним з'єднанням для з'єднання тіл 2 сталевих труб. Нарізне з'єднання 1 містить трубчасті ніпелі 10 і трубчасту муфту 20. Муфта 20 скріплюється на ніпелях 10, коли ніпелі 10 вставляються в неї. Тіло 2 сталевої труби кожного ніпеля 10 є частиною сталевої труби, що містить ніпель 10, яка не розташовується всередині муфти 20 після вставлення. Тіло 2 сталевої труби має зовнішній діаметр 7 дюймів (178 мм) або більше і товщину стінки 0,7 дюйма (18 мм) або більше. Тобто, нарізне з'єднання 1 застосовується для сталевих труб з відносно великими діаметрами і зі 60 стінками відносно великої товщини.
Нарізне з'єднання 1, показане на Фіг. 1, стосується муфтового типу і містить з'єднувальну муфту 3. З'єднувальна муфта З з'єднує дві сталеві труби. З'єднувальна муфта З містить дві муфти 20.
Альтернативно, нарізне з'єднання 1 може стосуватися інтегрального типу. Як показано на
Фіг. 2, нарізне з'єднання 1 інтегрального типу також є нарізним з'єднанням для з'єднання тіл 2 сталевих труб, і містить ніпель 10 ії муфту 20. У нарізному з'єднанні 1 інтегрального типу одна сталева труба містить ніпель 10, а інша сталева труба містить муфту 20.
Як показано на Фіг. З, ніпель 10 містить ніс 11, поверхню 12 заплечика ніпеля, конічну поверхню 15 ніпеля, скруглену поверхню 16 ніпеля, охоплювану різь 13 і ущільнювальну поверхню 14 ніпеля. Ніс 11 забезпечений на ділянці кінця ніпеля 10, ії має зовнішній діаметр менший внутрішнього діаметра ділянки муфти 20, який повернутий до ділянки кінця ніпеля 10 коли з'єднання скріплене. Поверхня 12 заплечика ніпеля забезпечена на кінці носа 11. Конічна поверхня 15 ніпеля забезпечена на зовнішній периферії носа 11. Скруглена поверхня 16 ніпеля забезпечена на кромці між поверхнею 12 заплечика ніпеля і конічною поверхнею 15 ніпеля.
Охоплювана різь 13 забезпечена на зовнішній периферії ніпеля 10. Ущільнювальна поверхня 14 ніпеля забезпечена на зовнішній периферії ніпеля 10 і розташована між носом 11 і охоплюваною різзю 13.
Муфта 20 містить поверхню 21 заплечика муфти, охоплювальну різь 22, ущільнювальну поверхню 23 муфти, конічну поверхню 24 муфти, і скруглену поверхню 25 муфти. Поверхня 21 заплечика муфти повернута до поверхні 12 заплечика ніпеля і стикається з поверхнею 12 заплечика ніпеля, коли з'єднання скріплене. Охоплювальна різь 22 відповідає охоплюваній різі 13 і забезпечена на внутрішній периферії муфти 20. Ущільнювальна поверхня 23 муфти повернута до ущільнювальної поверхні 14 ніпеля і стикається з ущільнювальною поверхнею 14 ніпеля після скріплення. Конічна поверхня 24 муфти повернута до конічної поверхні 15 ніпеля.
Скруглена поверхня 25 муфти повернута до круглої поверхні 16 ніпеля.
Якщо зазор між зовнішньою поверхнею ніпеля 10 і внутрішньою поверхнею муфти 20 після скріплення, виміряний на граничній лінії між конічною поверхнею 15 ніпеля і скругленою поверхнею 16 ніпеля позначений 5 |ммі, зовнішній діаметр тіла 2 сталевої труби позначений О
Ідюймі, товщина стінки тіла 2 сталевої труби позначена ї |дюймі, відстань між точкою РР опори і
Зо кінцем ніпеля 10 після скріплення, виміряна у напрямку СІ. осі труби позначена ГІ |ммі, товщина стінки ніпеля 10, виміряна в точці РР опори, що є позицією в ділянці контакту між ущільнювальною поверхнею 14 ніпеля і ущільнювальною поверхнею 23 муфти, яка є найближчою до кінця ніпеля 10, позначена її (ммі, і товщина стінки муфти, виміряна в точці РР опори позначена ів (ммі), тоді задовольняється Вираз (1), наведений нижче, і Ів/і 1,4. 0,З0--тіп(апі--биО, п-1,2,3)»б»тіп(апі 20, п-1,2,3) (1).
Тут тіп є функцією, яка бере мінімум з трьох факторів в своєму виразі в дужках. а1-(1/)х0,0115х(н/)-768778-0,00247 х(й/|) 7202052; р1-(1/0)х0,0076х(й/І)7065572-0,00120х(йп/) То6817- а2-(І.1)х0,00725х(п/л) 1 673и1-0,00157х(й/) 193212: р2-0; а3--(І1/)х0,00256х(й/1)210620-40,00372х(п/) 7219899: 63-(1/)х0,01986х(йИ/І)7088615--0,01048х(Ц/Ю) 7100532,
Оскільки зовнішній діаметр О і товщина Її стінки тіла 2 сталевої труби не є суворо сталими вздовж всього тіла 2 сталевої труби, зовнішній діаметр О може бути представлений середнім зовнішнім діаметром, і товщина ї стінки може бути представлена середньою товщиною стінки.
Середній зовнішній діаметр отримують вимірюванням по кожному з двох напрямків перпендикулярних один одному, зовнішній діаметр тіла 2 сталевої труби до скріплення на позиції в 1 дюймі (25 мм) від торцевої поверхні муфти з'єднання після скріплення і отримання середнього по вимірюваннях. Аналогічно, середню товщину стінки отримують по вимірюваннях на кожній з 8 точок, розташованих по окружності периметра (з кутовим інтервалом 457"), товщини стінки тіла 2 сталевої труби до скріплення на позиції в 1 дюймі (25 мм) від торцевої поверхні муфти з'єднання після скріплення і отримання середнього по вимірюваннях.
У носі 11, показаному на Фіг. 3, конічна поверхня 15 ніпеля, по суті, паралельна конічній поверхні 24 муфти. Тобто, відстань між конічною поверхнею 15 ніпеля і конічною поверхнею 24 муфти є, по суті, сталою. Альтернативно, як показано на Фіг. 4, відстань між конічною поверхнею 15 ніпеля і конічною поверхнею 24 муфти може поступово збільшуватися в напрямку до кінця носа 11. У таких реалізаціях площа контакту ущільнювальної поверхні 14 ніпеля з ущільнювальною поверхнею 23 муфти після скріплення більша площі контакту, показаній на фіг. 3, і може, по суті, забезпечувати поверхневий контакт (або лінійний контакт в подовжньому бо перерізі). Наступним чином, позиція точки РР опори, як визначено у напрямку осі труби СІ. може варіюватися залежно від затягуючої сили і величини вигинання, тобто деформації носа 11.
Вище описані варіанти здійснення винаходу, але даний винахід ними не обмежений і можливі різні модифікації без відходу від суті винаходу.
Приклади
Для підтвердження корисного ефекту описаних вище варіантів здійснення винаходу проведений аналіз чисельного моделювання способом пружнопластичних кінцевих елементів. «Умови випробувань»
Для аналізу по пружнопластичних кінцевих елементах застосовували модель нарізного з'єднання базової конструкції, показаної на Фіг. 1. Загальні умови випробувань були наступними.
Розмір сталевої труби: 14 дюймів, 100Ж (із зовнішнім діаметром 355,6 мм і товщиною стінки 17,78 мм).
Матеріал: сталь Р110 (межа плинності 862 Н/мм-, модуль пружності 205 КН/мма, і коефіцієнт
Пуассона 0,3) по стандартах Атегісап РеїгоЇївит Іпбійше (АРІ).
Тип нарізного з'єднання: муфтовий (із зовнішнім діаметром 386 мм).
Форма і розмір різі: трапецеїдальна трубна різь з кутом нахилу навантаженої сторони різі 3", кутом нахилу напрямної сторони різі 10", висота охоплюваної різі 1,978 мм, крок різі 6,35 мм (4
ТРІ) (витка на дюйм) і конусність різі 1/16.
Розмір носа: І -17 мм, -10,3 мм
Умови скріплення: затягування до зіткнення із заплечиком і додаткове затягування з 1/100 оберту.
Умови навантаження: (1) внутрішній тиск: чисте навантаження внутрішнього тиску 100 95 межі плинності тіла сталевої труби; (2) зовнішній тиск: чисте навантаження зовнішнього тиску 100 95 межі плинності (100 95 по стандарту АРІ 5335) тіла сталевої труби.
Внутрішній тиск прикладали до внутрішніх периферійних поверхонь ніпеля і муфти, також загалом до поверхонь, розташованих в напрямку всередину від контактів металевого ущільнення (наприклад, зовнішньої периферійної поверхні носа ніпеля, внутрішньої периферійної поверхні ділянки муфти, відповідної носу ніпеля, і поверхням заплечиків ніпеля і
Зо муфти).
Зовнішній тиск прикладали до зовнішніх периферійних поверхонь ніпеля і муфти, а також до всіх поверхонь, розташованих зовні контактів металевого ущільнення (наприклад, нарізних поверхонь ніпеля і муфти). «Спосіб оцінки»
Як показано в таблиці 1, наведеній нижче, скріплення моделювали для Моделей 1-6 у вказаних вище умовах випробувань і аналізували до обчислення герметичності при внутрішньому тиску і зовнішньому тиску. Кожну, герметичність при внутрішньому тиску і зовнішньому тиску отримували діленням контактної сили ущільнення (або, більш точно, контактної сили ущільнення на одиницю довжини окружності периметра), отриманої, коли внутрішній або зовнішній тиск при вищеописаних умовах навантаження прикладали контактною силою ущільнення після скріплення (тобто з коефіцієнтом зменшення в контактній силі ущільнення порівняно з величиною після скріплення). Герметичність є співвідношенням контактної сили ущільнення, отриманої коли прикладається навантаження тиску, відносно контактної сили ущільнення після скріплення, і чим більша вказана величина, тим краща герметичність.
Таблиця 1 співвідношення . . зазор : герметичність по герметичність по модель товщина стінок : - ект ЙО ЖД | МИОКОЮУТУ | тс 74 | 04 | юЮюфЦ38 | 08 2 щЩщ | 091 76 ЇЇ 006 | щф2еБ5' | їі | 0
У даних випробуваннях 0,43 мм »б» 0,13 мм. Наступним чином, Моделі 1 і 5 є патентоздатними прикладами, а Моделі 2-4 і 6 є порівняльними прикладами. Модель 2 має (с;
зазор б, який більший або дорівнює верхній межі (0,43 мм). Моделі З і 6 кожна має зазор б, який менший або дорівнює нижній межі (0,13 мм). Модель 4 має відношення товщини стінки ів/ї, яке менше або дорівнює нижній межі (1,4).
Величини герметичності при зовнішньому тиску моделей, відмінних від Моделі 4, показані на
Фіг. 5. Як повинно бути зрозумілим з даного графіка, герметичність при зовнішньому тиску значно змінюється у випадках, коли зазор б більший або менший нижньої межі. Тобто, коли зазор б стає менший нижньої межі, герметичність при зовнішньому тиску значно зменшується.
Дане відбувається насамперед, оскільки ніс 11 деформується або вигинається так, що його кінець впирається у внутрішню периферію муфти 20.
Для Моделі 4, яка має співвідношення товщини стінок менше нижньої межі, герметичність при внутрішньому тиску є дуже низькою. Модель 2 має герметичність при внутрішньому тиску і зовнішньому тиску, яка, по суті, дорівнює герметичності Моделей 1 і 5; разом з тим, оскільки зазор б, який більший або дорівнює верхній межі, означає збільшений об'єм різання, вартість виготовлення в Моделі 4 є високою.
Наведені вище результати демонструють, що нарізні з'єднання патентоздатних прикладів мають кращу герметичність при внутрішньому тиску і кращу герметичність при зовнішньому тиску, ніж нарізні з'єднання порівняльних прикладів.
Опис посилальних позицій 1: нарізне з'єднання для сталевої труби 2: тіло сталевої труби 10: ніпель 11: ніс 12: поверхня заплечика ніпеля 13: охоплювана різь 14: ущільнювальна поверхня ніпеля 15: конічна поверхня ніпеля 16: скруглена поверхня ніпеля 20: муфта 21: поверхня заплечика муфти
Зо 22: охоплювальна різь 23: ущільнювальна поверхня муфти 24: конічна поверхня муфти 25: скруглена поверхня муфти

Claims (5)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Нарізне з'єднання для з'єднання тіл сталевих труб, кожне з яких має зовнішній діаметр, який більший або дорівнює 7 дюймам (178 мм), і товщину стінки, яка більша або дорівнює 0,7 дюйма (18 мм), що містить: трубчастий ніпель; і трубчасту муфту, виконану з можливістю скріплення на ніпелі, коли ніпель введений в неї, причому ніпель містить: ніс, який забезпечений на ділянці кінця ніпеля і має зовнішній діаметр, менший внутрішнього діаметра ділянки муфти, який повернутий до ділянки кінця ніпеля, коли з'єднання скріплене; поверхню заплечика ніпеля, забезпечену на кінці носа; конічну поверхню ніпеля, забезпечену на зовнішній периферії носа; скруглену поверхню ніпеля, забезпечену на кромці між поверхнею заплечика ніпеля і конічною поверхнею ніпеля; охоплювану різь, забезпечену на зовнішній периферії ніпеля; і ущільнювальну поверхню ніпеля, забезпечену на зовнішній периферії ніпеля і розташовану між носом і охоплюваною різзю, причому муфта містить: поверхню заплечика муфти, повернуту до поверхні заплечика ніпеля і виконану з можливістю контакту з поверхнею заплечика ніпеля, коли з'єднання скріплене; охоплювальну різь, що відповідає охоплюваній різі і забезпечена на внутрішній периферії муфти; і ущільнювальну поверхню муфти, повернуту до ущільнювальної поверхні ніпеля і виконану з можливістю контакту з ущільнювальною поверхнею ніпеля після скріплення, при цьому задовольняється вираз (1), наведений нижче, і ів/й 21,4, бо 0,30-нтіп(аті--ЬиО, п-1, 2, 3)»б»тіп(апії ОО, п-1, 2, З) (1),
де б |ммі| - зазор між зовнішньою поверхнею ніпеля і внутрішньою поверхнею муфти після скріплення, виміряний на граничній лінії між конічною поверхнею ніпеля і скругленою поверхнею ніпеля, О Ідюйм)| - зовнішній діаметр тіла сталевої труби, ї |дюйм)/ - товщина стінки тіла сталевої труби, ЇЇ (мм)! - відстань між точкою опори, яка є позицією в ділянці контакту між ущільнювальною поверхнею ніпеля і ущільнювальною поверхнею муфти, яка є найближчою до кінця ніпеля, і кінцем ніпеля після скріплення, як виміряно в напрямку осі труби, її |ммі - товщина стінки ніпеля, виміряна в точці опори, і їв (мм) - товщина стінки муфти, виміряна в точці опори, при цьому тіп є функцією, що приймає мінімум з трьох чинників в її дужках, а1-(1/)х0,0115х(Н/Л)68778-0,00247 х (п /) 202052: р1-(1/)х0,0076х(Н/) 065672-0,00120х(н/) 106817; а2-(1/)х0,00725х(й/Л)67341-0,00157 х(ц/) 93212: р2-0; азЗз--(І7)х0,00256х(п/) 270620-0,00372 х(п/) 219899: 6Б3-(І/)х0,01986х(йИ/І) 2 88615-0,01048 х (п /) 100582,
2. Нарізне з'єднання за п. 1, в якому ів/і »2,0.
3. Нарізне з'єднання за п. 2, в якому нарізне з'єднання є з'єднанням муфтового типу.
4. Нарізне з'єднання за будь-яким з пп. 1-3, в якому ніс має 0,2 95 умовну межу плинності, яка в 1,05 або більше разів перевищує 0,295 умовну межу плинності тіла сталевої труби, до скріплення і виміряну в напрямку вздовж окружності.
5. Нарізне з'єднання за будь-яким з пп. 1-4, в якому щонайменше одне з хімічної конверсійної обробки, піскоструминної обробки і металізації застосовується щонайменше до одного з охоплюваної різі і охоплювальної різі, щонайменше однієї з ущільнювальної поверхні ніпеля і ущільнювальної поверхні муфти, і щонайменше однієї з поверхні заплечика ніпеля і поверхні заплечика муфти. х й і с х : 7 чен ан а сосок і я Зно а и а я КК КК Кк 1 І | У а кн п аа па а а МИХ і Ї о АХ ее и ки ек КК КК Ве ся а ЗОМ Ом ХМ шо! 1
Фіг. 1
UAA202001089A 2017-10-25 2018-10-02 Нарізне з'єднання для сталевої труби UA122858C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017206157 2017-10-25
PCT/JP2018/036859 WO2019082612A1 (ja) 2017-10-25 2018-10-02 鋼管用ねじ継手

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA122858C2 true UA122858C2 (uk) 2021-01-06

Family

ID=66247423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202001089A UA122858C2 (uk) 2017-10-25 2018-10-02 Нарізне з'єднання для сталевої труби

Country Status (13)

Country Link
US (1) US11313181B2 (uk)
EP (1) EP3702656B1 (uk)
JP (1) JP6817459B2 (uk)
CN (1) CN111051756B (uk)
AR (1) AR113368A1 (uk)
AU (1) AU2018354891B2 (uk)
BR (1) BR112020003943B1 (uk)
CA (1) CA3074210C (uk)
EA (1) EA038876B1 (uk)
MX (1) MX2020002337A (uk)
PL (1) PL3702656T3 (uk)
UA (1) UA122858C2 (uk)
WO (1) WO2019082612A1 (uk)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3053744C (en) * 2017-03-08 2021-08-17 Nippon Steel Corporation Threaded connection for oil well
CN112119177A (zh) * 2018-05-23 2020-12-22 日本制铁株式会社 热浸镀锌钢板的制造设备用轧辊、热浸镀锌钢板的制造设备以及热浸镀锌钢板的制造方法
EP3862607B1 (en) 2018-10-02 2022-11-09 Nippon Steel Corporation Threaded connection for steel pipe
EP3712374B1 (en) * 2019-03-18 2022-09-28 Sandvik Mining and Construction Tools AB Drill string rod

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5211765B2 (uk) * 1972-03-31 1977-04-02
JP3287197B2 (ja) * 1995-11-30 2002-05-27 住友金属工業株式会社 油井管用ねじ継手
JP3297697B2 (ja) * 1996-09-24 2002-07-02 住友金属工業株式会社 耐外圧性に優れた油井管用ねじ継手
FR2833335B1 (fr) * 2001-12-07 2007-05-18 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete tubulaire superieur contenant au moins un element filete avec levre d'extremite
UA82694C2 (uk) 2003-06-06 2008-05-12 Sumitomo Metal Ind Нарізне з'єднання для сталевих труб
JP2005351324A (ja) * 2004-06-09 2005-12-22 Metal One Corp 油井管用ネジ継手
JP4941058B2 (ja) * 2007-04-02 2012-05-30 住友金属工業株式会社 鋼管用ねじ継手
JP5100755B2 (ja) * 2007-10-03 2012-12-19 住友金属工業株式会社 鋼管用ねじ継手
CN101881139B (zh) * 2010-07-07 2015-07-08 天津天钢石油专用管制造有限公司 石油天然气工业用管螺纹接头
WO2012056500A1 (ja) * 2010-10-29 2012-05-03 株式会社メタルワン 油井管用ネジ継ぎ手
JP5849749B2 (ja) * 2011-02-28 2016-02-03 Jfeスチール株式会社 管用ねじ継手
CN104114926B (zh) * 2012-01-19 2015-09-16 新日铁住金株式会社 管用螺纹接头
JP5725094B2 (ja) * 2013-07-30 2015-05-27 Jfeスチール株式会社 耐久性に優れた油井管用ねじ継手
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
JP5967113B2 (ja) * 2014-01-24 2016-08-10 Jfeスチール株式会社 管のねじ継手
JP6515340B2 (ja) * 2015-08-18 2019-05-22 日本製鉄株式会社 油井管
RU2604461C1 (ru) * 2015-08-21 2016-12-10 Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" Резьбовое трубное соединение
ES2815848T3 (es) * 2016-02-19 2021-03-30 Jfe Steel Corp Unión roscada para tuberías de pozos petrolíferos
RU169118U1 (ru) * 2016-11-01 2017-03-03 Управляющая компания общество с ограниченной ответственностью "ТМС групп" Резьбовое соединение ниппеля трубы с охватывающей его муфтой
CA3053744C (en) * 2017-03-08 2021-08-17 Nippon Steel Corporation Threaded connection for oil well
UA123131C2 (uk) * 2017-11-09 2021-02-17 Ніппон Стіл Корпорейшн Нарізне з'єднання для сталевої труби

Also Published As

Publication number Publication date
US11313181B2 (en) 2022-04-26
AU2018354891A1 (en) 2020-02-20
BR112020003943B1 (pt) 2022-12-13
MX2020002337A (es) 2020-07-20
EP3702656B1 (en) 2022-01-05
AR113368A1 (es) 2020-04-22
JPWO2019082612A1 (ja) 2020-01-16
EP3702656A4 (en) 2020-10-28
CA3074210A1 (en) 2019-05-02
EA038876B1 (ru) 2021-11-01
CA3074210C (en) 2022-02-22
US20200248509A1 (en) 2020-08-06
EP3702656A1 (en) 2020-09-02
CN111051756B (zh) 2021-12-21
EA202090355A1 (ru) 2020-07-17
PL3702656T3 (pl) 2022-05-02
BR112020003943A2 (pt) 2020-09-08
JP6817459B2 (ja) 2021-01-20
AU2018354891B2 (en) 2021-05-06
CN111051756A (zh) 2020-04-21
WO2019082612A1 (ja) 2019-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA122858C2 (uk) Нарізне з'єднання для сталевої труби
CN103988007B (zh) 具有改进的齿根螺纹轮廓的螺纹连接件
CN100451420C (zh) 用于钢管的螺纹接头
JP5492885B2 (ja) 鋼管用ねじ継手
CN107110407B (zh) 钢管用螺纹接头
AU2018364919B2 (en) Threaded connection for steel pipe
JPWO2017069030A1 (ja) 鋼管用ねじ継手
JP5706533B2 (ja) 改良されたパイプ間のシール
US11608692B2 (en) Threaded connection for steel pipes
US10260290B2 (en) Connector for steel catenary risers
JP6968197B2 (ja) 鋼管用ねじ継手
JP3297697B2 (ja) 耐外圧性に優れた油井管用ねじ継手
JP5812267B2 (ja) 鋼管用ねじ継手の製造方法
CA3109443C (en) Threaded connection for steel pipes
JP2014105761A (ja) 管用ねじ継手
RU2721075C1 (ru) Резьбовое соединение для стальных труб
WO2018216366A1 (ja) 鋼管用ねじ継手
JP5949953B2 (ja) 鋼管用ねじ継手
EA044460B1 (ru) Резьбовое соединение, содержащее промежуточный заплечик
JPH10169855A (ja) 大径油井管用ねじ継手