UA129207C2 - Нарізне з'єднання для труб - Google Patents

Abstract

У нарізному з'єднанні для труби з поверхнями проміжного заплечика, передбаченими між двома ступенями різі для виконання функцій заплечиків для передачі крутного моменту, опір стиску при багаторазово прикладених комбінованих навантаженнях покращується. Осьова відстань між поверхнею 33 проміжного заплечика муфти і поверхнею 34 кінцевого заплечика муфти 3 перед згвинчуванням, LB, є більшою, ніж осьова відстань між поверхнею 23 проміжного заплечика ніпеля і поверхнею 24 кінцевого заплечика ніпеля 2 перед згвинчуванням, LP, так що після завершення згвинчування поверхні 23 і 33 проміжного заплечика ніпеля і муфти знаходяться у сильному притискному контакті, виконуючи функції заплечиків для передачі крутного моменту, у той час як поверхні 24 і 34 кінцевого заплечика ніпеля і муфти не знаходяться у контакті або знаходяться в слабкому контакті. Різниця між осьовими відстанями (LB-LP) є такою, що, коли ніпель 2 і муфта 3 згвинчені і при прикладанні певної величини осьового стискного навантаження, ніпель 2 і муфта 3 злегка стискаються в осьовому напрямку стискним навантаженням, і поверхня 24 кінцевого заплечика ніпеля входить у притискний контакт з поверхнею 34 кінцевого заплечика муфти, щоб витримувати частину стискного навантаження.

Description

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ, ЯКОЇ СТОСУЄТЬСЯ ВИНАХІД

Даний винахід стосується нарізного з'єднання для труби, яке використовується для з'єднання, наприклад, сталевих труб.

ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ

У нафтових свердловинах, свердловинах природного газу тощо (які надалі загалом називають "нафтовими свердловинами") підземні ресурси видобуваються з використанням систем обсадних труб, які утворюють множину відрізків стінок свердловини і трубопроводів, розташованих всередині системи обсадних труб для видобутку нафти або газу. Така обсадна труба або трубопровід складається з великої кількості сталевих труб, з'єднаних послідовно, причому для з'єднання таких труб використовується нарізне з'єднання для труб. Сталева труба, яка використовується у нафтовій свердловині, також називається трубою нафтової свердловини.

Нарізні з'єднання для труби загалом класифікуються як інтегрального типу і муфтового типу.

Інтегральні нарізні з'єднання для труби розкриті, наприклад, у Патентному документі 1, а також у Патентному документі 2, на фігурах 5-7, обидва наведені нижче, а нарізні з'єднання муфтового типу для труби розкриті, наприклад, у Патентному документі 2, на фіг. 4, а також у

Патентному документі 3.

Інтегральне з'єднання напряму з'єднує труби нафтової свердловини. Конкретно, внутрішня різь передбачена на одному кінці кожної труби нафтової свердловини, у той час як зовнішня різь передбачена на іншому кінці кожної труби; при цьому у внутрішню різь однієї труби нафтової свердловини угвинчується зовнішня різь іншої труби нафтової свердловини, так що труби нафтової свердловини з'єднуються.

У випадку з'єднання муфтового типу труби нафтової свердловини з'єднуються з використанням трубчастої з'єднувальної муфти. Зокрема, внутрішня різь передбачена на кожному кінці з'єднувальної муфти, у той час як зовнішня різь передбачена на кожному кінці кожної труби нафтової свердловини. Потім одна зовнішня різь однієї труби нафтової свердловини угвинчується в одну внутрішню різь з'єднувальної муфти, а одна зовнішня різь іншої труби нафтової свердловини угвинчується в іншу внутрішню різь з'єднувальної муфти, так що труби нафтової свердловини з'єднуються за допомогою з'єднувальної муфти. Іншими словами, з'єднання муфтового типу безпосередньо з'єднує пару труб, одна з яких є трубою нафтової свердловини, у той час як інша є з'єднувальною муфтою.

Загалом кінець труби нафтової свердловини, на якому передбачена зовнішня різь, містить елемент, який повинен бути вставлений у внутрішню різь, передбачену на трубі нафтової свердловини або з'єднувальній муфті, і, отже, називається ніпелем. Кінець труби для нафтової свердловини або з'єднувальної муфти, на якому передбачена внутрішня різь, містить елемент для приймання зовнішньої різь, передбаченої на кінці труби нафтової свердловини, і, отже, називається муфтою.

Згідно з останніми стандартами для з'єднань для труби нафтової свердловини, такими як

АРІ 505 ВР САЇГ-ІМ 2017, навантаження розтягу, стиску, внутрішнього тиску і зовнішнього тиску вздовж еліпсів комбінованих навантажень серії випробувань А є більшим, ніж у більш старих стандартів, таких як ІО-САЇ ІМ 2002. Крім того, в останні роки розроблялися все глибші і глибші свердловини з вищими температурами і вищим тиском, що приводило до все більш жорстких умов, у яких використовуються нарізні з'єднання для труби нафтової свердловини; зокрема, бажаними є покращення характеристики проти осьових стискних навантажень (які надалі також називають "опір стиску").

Отже, глибока свердловина має складний розподіл пластового тиску по глибині, що вимагає збільшеної кількості відрізків обсадної труби; отже, необхідний тип нарізного з'єднання, яке має максимальний зовнішній діаметр, тобто зовнішній діаметр муфти, який, по суті, дорівнює зовнішньому діаметру тіла труби, труби нафтової свердловини. Нарізне з'єднання із зовнішнім діаметром муфти, який, по суті, дорівнює зовнішньому діаметру тіла труби, труби нафтової свердловини, іноді називають нарізним з'єднанням заглибленого типу. Додатково нарізне з'єднання із зовнішнім діаметром муфти, який загалом є меншим ніж 10895 зовнішнього діаметра тіла труби, труби нафтової свердловини, іноді називають нарізним з'єднанням напівзаглибленого типу. Такі нарізні з'єднання заглибленого типу і напівзаглибленого типу не лише повинні мати високу міцність і герметичність, а й також повинні мати жорсткі обмеження щодо розміру для їхніх різних ділянок, щоб дозволити їхнім нарізним і ущільнювальним структурам розташовуватися всередині при обмеженій товщині стінки труби.

Для нарізних з'єднань заглибленого типу і напівзаглибленого типу з жорсткими обмеженнями щодо розміру часто використовується конструкція з'єднання, яка містить поверхні бо проміжного заплечика посередині з'єднання, як визначено вздовж осьового напрямку, із зовнішньої і внутрішньої різями, кожна з яких має внутрішню різь і зовнішню різь, розташовані попереду і позаду відповідного проміжного заплечика, тобто у вигляді двох ступенів різі, як описано у Патентному документі 1. Конструкція з'єднання із двоступеневою конструкцією різі забезпечує велику площу для критичних перерізів.

Критичний переріз (СС5) означає вертикальний переріз (тобто переріз, перпендикулярний осі труби) з'єднання, в якому напруження, яка виникає при згвинчуванні з'єднання і при прикладанні розтягувального навантаження, є максимальним. При прикладанні надмірного розтягувального навантаження з'єднання, ймовірно, буде зруйноване в місці критичного перерізу або поблизу нього.

У нарізному з'єднанні для труби нафтової свердловини передавання розтягувального навантаження від ніпеля до муфти є розсіяним в осьовому напрямку вздовж всієї ділянки нарізного зачеплення. Отже, переріз ніпеля, на який діє все розтягувальне навантаження, розташований додатково у напрямку до тіла труби ніпеля порівняно з ділянкою зачеплення різі, у той час як переріз муфти, на який діє все розтягувальне навантаження, розташований додатково у напрямку до тіла труби муфти порівняно з ділянкою зачеплення" різі. Той із перерізів, на який діє все розтягувальне навантаження, який має найменшу площу, є критичним перерізом. Іншими словами, коли з'єднання згвинчується, а зовнішня і внутрішня різі знаходяться у зачепленні, вертикальний переріз (тобто переріз, перпендикулярний осі труби) муфти, який містить місце западини різі цієї внутрішньої різі, яке відповідає тому кінцю зачеплення, який розташований ближче до кінчика ніпеля, є критичним перерізом муфти (В8СС5). Коли з'єднання згвинчується, а зовнішня і внутрішня різі знаходяться у зачепленні, вертикальний переріз (тобто переріз, перпендикулярний осі труби) ніпеля, який містить місце западини різі цієї зовнішньої різі, яке відповідає тому кінцю зачеплення, який розташований ближче до тіла труби ніпеля, є критичним перерізом ніпеля (РСС5). Той із критичних перерізів муфти і ніпеля, який має меншу площу, є критичним перерізом (СС5) даного конкретного нарізного з'єднання. Відношення площі критичного перерізу до площі перерізу тіла труби, труби нафтової свердловини, називається міцністю з'єднання, яка є широко використовуваним показником міцності на розтяг з'єднання для труби нафтової свердловини щодо міцності на розтяг тіла труби.

Нарізне з'єднання із двоступеневою конструкцією різі також має такі критичні перерізи муфти і ніпеля. Крім того, нарізне з'єднання із двоступеневою конструкцією різі має ще одне місце із невеликим перерізом з'єднання для сприйняття розтягувального навантаження, розташоване на центральній ділянці з'єднання, як визначено вздовж осьового напрямку, як обговорювалося вище. Іншими словами, нарізне з'єднання з двоступеневою конструкцією різі має ділянку без нарізного зачеплення на його центральній ділянці вздовж осьового напрямку.

На цій ділянці без нарізного зачеплення розтягувальне навантаження, яке сприймається ніпелем і муфтою, передається в осьовому напрямку без збільшення або зменшення. Отже, переріз ніпеля всередині ділянки без нарізного зачеплення, який також має найменшу площу в межах цієї ділянки, є проміжним критичним перерізом ніпеля (РІСС5), у той час як переріз муфти, розташований на ділянці без нарізного зачеплення, який також має найменшу площу в межах цієї ділянки, є проміжним критичним перерізом муфти (ВІСС5). Для запобігання руйнуванню на центральній ділянці з'єднання переважно, щоб сума площ проміжних критичних перерізів ніпеля і муфти була більшою, ніж площа критичного перерізу (СС5) нарізного з'єднання.

ДОКУМЕНТИ ПОПЕРЕДНЬОГО РІВНЯ ТЕХНІКИ

ПАТЕНТНІ ДОКУМЕНТИ

ІПатентний документ 1) УР 2018-536818 А (Публікація 2017/097700 А)

ІПатентний документ 2) УР 5по57(1982)-186690 А

ІПатентний документ 3) Публікація 2014-045973 А 5О0 СУТЬ ВИНАХОДУ

ПРОБЛЕМИ, ЯКІ ВИРІШУЄ ВИНАХІД

Інтегральне нарізне з'єднання напівзаглибленого типу з двоступеневою конструкцією різі, розкрите в Патентному документі 1, вимагає утворення двоступеневої конструкції в межах товщини стінки порожнистої оболонки труби нафтової свердловини, що приводить до зниженні міцності з'єднання порівняно із нарізними з'єднаннями муфтового типу, які використовують з'єднувальну муфту, яка має більший зовнішній діаметр, ніж у труби нафтової свердловини, що перешкоджає забезпечення достатньої міцності для витримування високих стискних навантажень.

Як правило, для покращення характеристики стиску ефективним виявляється збільшення 60 площі контакту між ділянками ніпеля і муфти, які несуть стискні навантаження. Іншими словами,

очікується, що забезпечення достатньо великої радіальної ширини контакту між проміжними заплечиками, які функціонують як обмежувачі крутного моменту під час згвинчування (тобто радіальної ширини ділянок контакту), сприятиме покращенню характеристик стиску.

Однак, якщо ширина контакту між поверхнями проміжного заплечика збільшується, товщина стінки труби кожного із ніпеля і муфти, виміряна на нарізних ділянках і/або ділянках ущільнення, зменшується, що зменшує герметичність, а також приводить до зменшення суми площ проміжного критичного перерізу ніпеля і критичного перерізу муфти, що спричиняє зниження міцності на розтяг нарізного з'єднання.

Додатково у Патентному документі 1 йдеться про те, що поверхні проміжного заплечика нарізного з'єднання функціонують як обмежувачі крутного моменту під час згвинчування, і згвинчування закінчується кінчиком (20) ніпеля і кінцевим заплечиком (30) муфти, розташованими на відстані один від іншого, при цьому у Патентному документі 1 відсутні відомості про поведінку готового з'єднання при прикладанні осьового стискного навантаження.

Отже, у звичайному нарізному з'єднанні Патентного документа 1 стискні навантаження повинні сприйматися лише за рахунок контакту між поверхнями (26, 28) проміжного заплечика, що перешкоджає значному покращенню характеристик стиску.

Задача даного винаходу полягає у забезпеченні нарізного з'єднання для труби з двоступеневою конструкцією різі із додатковим покращенням опору стиску.

ЗАСОБИ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМ

Нарізне з'єднання для труб згідно з даним винаходом містить трубчастий ніпель і трубчасту муфту, при цьому ніпель і муфта виконані з можливістю згвинчування, коли ніпель угвинчується в муфту.

Ніпель містить: першу зовнішню різь; другу зовнішню різь, розташовану далі до кінчика, ніж перша зовнішня різь, яка, крім того, має менший діаметр, ніж перша зовнішня різь; поверхню проміжного заплечика ніпеля, розташовану між першою зовнішньою різзю і другою зовнішньою різзю; поверхню кінцевого заплечика ніпеля, розташовану на кінчику ніпеля; і ущільнювальну поверхню ніпеля, розташовану між другою зовнішньою різзю і поверхнею кінцевого заплечика ніпеля.

Муфта містить: першу внутрішню різь, виконану з можливістю зачеплення першою зовнішньою різзю, коли з'єднання згвинчується; другу внутрішню різь, виконану з можливістю зачеплення другою зовнішньою різзю, коли з'єднання згвинчується; поверхню проміжного заплечика муфти, виконану з можливістю контакту з поверхнею проміжного заплечика ніпеля, коли з'єднання згвинчується; поверхню кінцевого заплечика муфти, яка відповідає поверхні кінцевого заплечика ніпеля; і ущільнювальну поверхню муфти, розташовану між другою внутрішньою різзю і поверхнею кінцевого заплечика муфти і виконану з можливістю контакту з ущільнювальною поверхнею ніпеля вздовж всієї окружності, коли з'єднання згвинчується.

У нарізному з'єднанні для труби згідно з даним винаходом осьова відстань між поверхнею проміжного заплечика муфти і поверхнею кінцевого заплечика муфти перед згвинчуванням, І в, є більшою, ніж осьова відстань між поверхнею проміжного заплечика ніпеля і поверхнею кінцевого заплечика ніпеля, перед згвинчуванням, І Р. Отже, під час згвинчування і в момент часу, коли поверхні проміжного заплечика ніпеля і муфти починають контактувати, поверхні кінцевого заплечика ніпеля і муфти не знаходяться у контакті. юІншими словами, поверхні проміжного заплечика ніпеля і муфти функціонують як обмежувачі крутного моменту. З іншого боку, після завершення згвинчування поверхні кінцевого заплечика ніпеля і муфти рознесені одна від іншої. Альтернативно з'єднання може бути таким, що через згвинчування кінчик ніпеля витягнутий у напрямку кінчика щодо поверхні проміжного заплечика ніпеля, і поверхня кінцевого заплечика ніпеля пружно деформується у напрямку кінчика ніпеля так, що після завершення згвинчування поверхні кінцевого заплечика ніпеля і муфти знаходяться в такому слабкому контакті одна з іншою, що практично не діють як обмежувачі крутного моменту.

Додатково у нарізному з'єднанні для труби згідно з даним винаходом різниця між осьовими відстанями (Ів-ЇР) є такою, що коли з'єднання згвинчується і при прикладанні осьового стискного навантаження, поверхня кінцевого заплечика ніпеля починає контактувати з поверхнею кінцевого заплечика муфти раніше, ніж нарізне з'єднання досягне межі плинності труб. Отже, при прикладанні осьового стискного навантаження поверхні кінцевого заплечика ніпеля і муфти знаходяться у контакті, так що частина осьового стискного навантаження може сприйматися поверхнями кінцевого заплечика ніпеля і муфти, а, отже, структура з'єднання у вигляді отвору може забезпечити досягнення необхідної міцності на стиск. Додатково контакт між поверхнями кінцевого заплечика обмежує величину осьового зміщення ущільнювальної поверхні ніпеля щодо ущільнювальної поверхні муфти і у такий спосіб зменшує пошкодження, 60 накопичене всередині і поблизу ущільнювальних поверхонь ніпеля і муфти при прикладанні великого стискного навантаження, так що герметичність при внутрішньому тиску після зникнення стискного навантаження залишається практично такою самою, як і раніше.

Переважно осьові відстані І в і І єР є такими, що коли з'єднання згвинчується, і осьове стискне навантаження не прикладене, утворюється проміжок між поверхнею кінцевого заплечика ніпеля і поверхнею кінцевого заплечика муфти. У таких реалізаціях поверхні кінцевого заплечика ніпеля і муфти не функціонують як заплечики для передачі крутного моменту, а функціонують як "псевдо-заплечики", які несуть частину осьового стискного навантаження.

Більш переважно друга зовнішня різь і друга внутрішня різь сконструйовані у такий спосіб, що коли з'єднання згвинчується і осьове стискне навантаження не прикладене, утворюється проміжок між закладними сторонами другої зовнішньої різі і другої внутрішньої різі, і при цьому проміжок між закладними сторонами має такий розмір, що у міру поступового збільшення прикладеного осьового стискного навантаження спочатку починають контактувати закладні сторони, а потім контактує поверхня кінцевого заплечика ніпеля і поверхня кінцевого заплечика муфти. У таких реалізаціях частина осьового стискного навантаження може сприйматися другою зовнішньою і внутрішньою різями, що додатково покращує опір стиску. Додатково поверхні кінцевого заплечика починають контактувати після того, як закладні сторони другої зовнішньої і внутрішньої різей починають контактувати, у такий спосіб зменшуючи величину стискного навантаження, яке сприймається поверхнями кінцевого заплечика ніпеля і муфти.

Отже, навіть якщо площа контакту між поверхнями кінцевого заплечика є невеликою, з'єднання загалом може мати хороший опір стиску.

Переважно нахил прямої лінії, яка з'єднує кінці як визначено у осьовому напрямку, ущільнювальної поверхні ніпеля становить не менше ніж 5 95 і не більше ніж 25 95. Нахил більше ніж 25 95 ускладнює забезпечення достатньої величини взаємного впливу ущільнення.

Нахил менше ніж 5 95 збільшує ризик затинання під час згвинчування. Більш переважно нахил може бути не менше ніж 10 95 і не більше ніж 17 95. Ущільнювальна поверхня муфти може мати нахил, аналогічний нахилу ущільнювальної поверхні ніпеля; переважно нахил ущільнювальної поверхні муфти дорівнює нахилу ущільнювальної поверхні ніпеля. Кожна із ущільнювальних поверхонь ніпеля і муфти, які створюють звуження, може бути прямою лінією, може бути злегка зігненою, щоб виступати, або може локально містити опуклу криву лінію і пряму лінію.

У контексті даного документу "після завершення згвинчування" означає момент часу, коли після того, як ніпель згвинчений на муфті, до нарізного з'єднання не прикладається ані осьове навантаження, ані внутрішній/зовнішній тиск. З іншого боку, "коли з'єднання згвинчується" означає, що ніпель і муфта згвинчені, незалежно від того, чи прикладається щонайменше одне із: осьового навантаження, внутрішнього тиску або зовнішнього тиску. "Коли з'єднання згвинчується" застосовується, якщо ніпель і муфта згвинчені, навіть після прикладання осьового навантаження і внутрішнього/зовнішнього тиску в діапазоні, який не приводить до руйнування нарізного з'єднання або втрати контактного поверхневого тиску між ущільнювальними поверхнями ніпеля і муфти, більш переважно в межах діапазону пружності.

Осьові відстані І р і І в потрібні лише для того, щоб дати, по суті, однозначну різницю (І в-і г); з цієї причини достатньо використовувати єдині стандарти для вимірювання, а осьові відстані І в і Ї Р як такі не обов'язково повинні бути точно і індивідуально визначені. Так, наприклад, осьова відстань І в може бути осьовою відстанню між радіально внутрішнім краєм поверхні проміжного заплечика муфти і радіально внутрішнім краєм поверхні кінцевого заплечика муфти; у таких реалізаціях осьова відстань ІГР є осьовою відстанню між місцем на поверхні проміжного заплечика ніпеля, яке відповідає радіально внутрішньому краю поверхні проміжного заплечика муфти (тобто місцем, яке контактує з радіально внутрішнім краєм поверхні проміжного заплечика муфти), і місцем на поверхні проміжного заплечика ніпеля, яке відповідає радіально внутрішньому краю поверхні кінцевого заплечика муфти (тобто місцем, яке контактує з радіально внутрішнім краєм поверхні кінцевого заплечика муфти). Альтернативно осьова відстань І Р. може бути осьовою відстанню між радіально зовнішнім краєм поверхні проміжного заплечика ніпеля і радіально зовнішнім краєм поверхні кінцевого заплечика ніпеля; у таких реалізаціях осьова відстань Їв є осьовою відстанню між місцем на поверхні проміжного заплечика муфти, яке відповідає радіально зовнішньому краю поверхні проміжного заплечика ніпеля (тобто місцем, яке контактує з радіально зовнішнім краєм поверхні проміжного заплечика ніпеля), і місцем на поверхні проміжного заплечика муфти, яке відповідає радіально зовнішньому краю поверхні кінцевого заплечика ніпеля (тобто місцем, яке контактує з радіально зовнішнім краєм поверхні кінцевого заплечика ніпеля).

ПЕРЕВАГИ ВИНАХОДУ

Згідно з даним винаходом після завершення згвинчування поверхні кінцевого заплечика 60 ніпеля і муфти не знаходяться в контакті, або навіть якщо вони знаходяться в контакті,

контактний тиск між поверхнями кінцевого заплечика ніпеля і муфти є меншим, ніж контактний тиск між поверхнями проміжного заплечика ніпеля і муфти. Отже, після завершення згвинчування ніпеля і муфти велике стискне напруження не створюється у кінчику ніпеля з поверхнею кінцевого заплечика ніпеля і прилеглими ділянками, у такий спосіб забезпечуючи запас для осьового стискного навантаження, яке може бути сприйняте поверхнею кінцевого заплечика ніпеля. Додатково, коли з'єднання згвинчується і при прикладанні певної величини осьового стискного навантаження до нарізного з'єднання для труби, поверхня кінцевого заплечика ніпеля контактує з поверхнею кінцевого заплечика муфти, щоб витримувати частину осьового стискного навантаження, у такий спосіб запобігаючи надмірному стискному зусиллю від дії на поверхні проміжного заплечика, які функціонують як заплечики для передачі крутного моменту, а, отже, покращують опір стиску.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Фіг 1 є виглядом подовжнього перерізу нарізного з'єднання для труби нафтової свердловини згідно з варіантом здійснення, яке згвинчене.

Фіг. 2А є збільшеним виглядом кінчика ніпеля і прилеглих ділянок, у тому вигляді, коли з'єднання згвинчується, і без прикладанні стискного навантаження.

Фіг. 28 є збільшеним виглядом кінчика ніпеля і прилеглих ділянок, у тому вигляді, коли з'єднання згвинчується, і при прикладання стискного навантаження певної величини.

Фіг. 2С є збільшеним виглядом кінчика ніпеля і прилеглих ділянок, у тому вигляді, коли з'єднання згвинчується, і при прикладанні великого стискного навантаження (хоча і не настільки великого, щоб поверхні проміжного заплечика деформувалися).

Фіг. З є збільшеним виглядом ущільнювальної поверхні ніпеля і прилеглих ділянок нарізного з'єднання для труби нафтової свердловини згідно з іншим варіантом здійснення.

Фіг. 4 ілюструє траєкторії дії навантаження в умовах комбінованого навантаження, використаних для аналізу.

Фіг. 5 демонструє графік порівняння контактного тиску ущільнення для трьох точок навантаження, де застосовується простий внутрішній тиск.

ВАРІАНТИ ЗДІЙСНЕННЯ ДЛЯ ВИКОНАННЯ ВИНАХОДУ

Як проілюстровано на фіг. 1, нарізне з'єднання 1 для труби згідно з даним варіантом здійснення містить трубчастий ніпель 2 і трубчасту муфту 3. Ніпель 2 і муфта З згвинчуються, коли ніпель 2 угвинчується в муфту 3. Ніпель 2 розташований на кінці труби першої труби РІ11, а муфта 3 розташована на кінці труби другої труби Р2. Перша труба РІ може бути довгою трубою, такою як труба для нафтової свердловини. Друга труба переважно є довгою трубою, такою як труба для нафтової свердловини, хоча вона може бути з'єднувальною муфтою для з'єднання довгих труб. Іншими словами, нарізне з'єднання для труб 1 згідно з даним варіантом здійснення переважно є інтегральним нарізним з'єднанням для труб. Труба для нафтової свердловини і з'єднувальна муфта зазвичай виготовляються зі сталі; альтернативно вони можуть бути виготовлені з металу, такого як неіржавіюча сталь або сплав на основі нікелю.

Ніпель 2 може бути передбачений на одному обтисненому кінці першої труби Рі для нафтової свердловини. Муфта З може бути передбачена на одному розширеному кінці другої труби Р2 для нафтової свердловини. Переважно ніпель 2 може бути передбачений на одному кінці кожної з труб РІ і Р2 нафтової свердловини, у той час як муфта З може бути передбачена на іншому кінці кожної труби. Зокрема, перша труба Р1 нафтової свердловини виготовляється шляхом підготовки порожнистої оболонки, утвореної довгою трубою, обтиснення одного її кінця і подальшої механічної обробки зовнішньої периферії обтисненого кінця для утворення компонентів ніпеля 2. Друга труба Р?2 для нафтової свердловини виготовляється шляхом підготовки порожнистої оболонки, утвореної довгою трубою, розширення одного її кінця і подальшої механічної обробки внутрішньої периферії розширеного кінця для утворення компонентів муфти 3. Це забезпечує достатню товщину стінок для ніпеля 2 і муфти З інтегрального нарізного з'єднання напівзаглибленого типу.

Використовуваний у даному винаході термін "тіло труби" означає ділянки труби РІ11, Р2 для нафтової свердловини, відмінні від ніпеля 2 і муфти 3, які не були піддані ані обтисненню, ані розширенню. "До кінця труби ніпеля 2" вказує напрямок від тіла труби ніпеля 2 до кінця труби ніпеля 2, який іноді також називають "напрямком кінчика". "До тіла труби ніпеля 2" вказує напрямок від кінця труби ніпеля 2 до тіла труби ніпеля 2, який іноді також називають "напрямком основи". "До відкритого кінця муфти 3" вказує напрямок від тіла труби муфти З до відкритого кінця муфти 3.

Ніпель 2 містить: першу зовнішню різь 21; другу зовнішню різь 22, яка розташована далі до кінця труби ніпеля 2, ніж перша зовнішня різь 21 і має менший діаметр, ніж перша зовнішня різь 60 21; поверхню 23 проміжного заплечика ніпеля, розташовану між першої і другою зовнішніми різями 21 і 22; поверхню 24 кінцевого заплечика ніпеля, розташовану на кінці труби ніпеля 2; і ущільнювальну поверхню 25 ніпеля, розташовану між другою зовнішньою різзю 22 і поверхнею 24 кінцевого заплечика ніпеля. Перша і друга зовнішні різі 21 і 22 рознесені одна від іншої в осьовому напрямку, і між ними може бути розташована поверхня 23 проміжного заплечика ніпеля.

Переважно кожна з першої і другої зовнішніх різей 21 і 22 утворена звужувальною різзю.

Переважно перша і друга зовнішні різі 21 і 22 мають однаковий кут звуження різі і однаковий крок різі. Переважно твірна звуження звужувальної різі, яка утворює другу зовнішню різь 22, розташована радіально всередину твірної звуження звужувальної різі яка утворює першу зовнішню різь 21. Поверхня 23 проміжного заплечика ніпеля може бути утворена стороною ступінчастої ділянки, утвореної ділянкою зовнішньої периферії ніпеля, розташованою між першої і другою зовнішніми різями 21 і 22. Поверхня 23 проміжного заплечика ніпеля обернена до кінця труби ніпеля 2. Кожна з першої і другої зовнішніх різей 21 і 22 може бути, наприклад, трапецієподібною різзю, круглою АРІ різзю, упорною АРІ різзю або клиноподібною різзю.

Муфта З містить: першу внутрішню різь 31, яка повинна бути зачеплена першою зовнішньою різзю 21 після завершення згвинчування; другу внутрішню різь 32, яка повинна бути зачеплена другою зовнішньою різзю 22 після завершення згвинчування; поверхню 33 проміжного заплечика муфти, яка повинна бути у контакті з поверхнею 23 проміжного заплечика ніпеля після завершення згвинчування; поверхню 34 кінцевого заплечика муфти, передбачену щоб відповідати поверхні 24 кінцевого заплечика ніпеля; і ущільнювальну поверхню 35 муфти, розташовану між другою внутрішньою різзю 32 і поверхнею 34 кінцевого заплечика муфти, щоб бути у контакті із внутрішньою ущільнювальною поверхнею 25 ніпеля вздовж усієї окружності після завершення згвинчування. Ущільнювальні поверхні 25 і 35 ніпеля і муфти можуть функціонувати як ущільнення від внутрішнього тиску, яке демонструє герметичність, в основному проти внутрішнього тиску. Переважно муфта З може додатково містити ущільнювальну поверхню 36 муфти від зовнішнього тиску, розташовану далі до відкритого кінця муфти 3, ніж перша внутрішня різь 31, у той час як ніпель 2 може додатково містити ущільнювальну поверхню 26 ніпеля від зовнішнього тиску, щоб бути у контакті з ущільнювальною поверхнею 3б муфти від зовнішнього тиску вздовж усієї окружності після завершення згвинчування. Ущільнювальна поверхня 26 ніпеля від зовнішнього тиску розташована далі до основи ніпеля, ніж перша зовнішня різь 21.

Перша і друга внутрішні різі 31 і 32 рознесені одна від іншої у осьовому напрямку, і між ними може бути розташований проміжний заплечик 33 муфти. Переважно кожна з першої і другої внутрішніх різей 31 і 32 утворена звужувальною різзю, яка доповнює відповідну одну із першої і другої зовнішніх різей 21 і 22. Поверхня 33 проміжного заплечика 33 муфти може бути утворена стороною ступінчастої ділянки, утвореною ділянкою внутрішньої периферії муфти З, розташованою між першою і другою внутрішніми різями 31 ії 32. Поверхня 33 проміжного заплечика обернена до відкритого кінця муфти З і обернена до поверхні 23 проміжного заплечика ніпеля. Поверхня 33 проміжного заплечика муфти знаходиться у контакті з поверхнею 23 проміжного заплечика ніпеля, щонайменше після завершення згвинчування, і поверхні 23 і 33 проміжного заплечика функціонують як заплечики для передачі крутного моменту, які демонструють характеристики крутного моменту. Кожна з першої і другої внутрішніх різей 31 і 32 може бути, наприклад, трапецієподібною різзю, круглою АРІ різзю, упорною АРІ різзю або клиноподібною різзю, яка доповнює відповідну першу і другу зовнішні різі 21122.

Переважно кожна із вершини різі і поверхонь западини різей 21, 22, 31 і 32 має форму, яка виглядає у подовжньому перерізі як пряма лінія, яка продовжується паралельно осі труби.

Переважно після завершення згвинчування ніпеля 2 і муфти 3, опорні сторони 21 і 31. першої зовнішньої і внутрішньої різей 21 і 31 знаходяться у контакті, і опорні сторони 221 і 321. другої зовнішньої і внутрішньої різей знаходяться у контакті, у той час як між опорними сторонами 215 і 315 першої зовнішньої і внутрішньої різей 21 і 31 утворений проміжок, і між опорними сторонами 225 і 325 другої зовнішньої і внутрішньої різей 22 і 32 утворений проміжок.

Переважно розмір проміжку, утвореного між закладними сторонами 215 і 315 першої зовнішньої і внутрішньої різей 21 і 31 є однаковим вздовж усього осьового діапазону зачеплення між цими різями 21 і 31; альтернативно більший проміжок може бути присутній у межах невеликої ділянки осьового діапазону. Переважно розмір проміжку, утвореного між закладними сторонами 225 і 325 другої зовнішньої і внутрішньої різей 22 і 32 є однаковим вздовж усього осьового діапазону зачеплення між цими різями 22 і 32; альтернативно більший проміжок може бути присутній у межах невеликої ділянки осьового діапазону. Переважно розмір проміжку, 60 утвореного між закладними сторонами 215 і 315, дорівнює розміру проміжку, утвореного між закладними сторонами 225 і 325.

Переважно проміжок, утворений між закладними сторонами 215 і 315 першої зовнішньої і внутрішньої різей 21 і 31 після завершення згвинчування, має таку величину, що при прикладанні заданого осьового стискного навантаження, меншого, ніж граничне стискне навантаження ніпеля 2 і муфти 3, ніпель 2 і муфта З деформуються так, що закладні сторони 215 і 315 починають контактувати з тим, щоб нести частину осьового стискного навантаження.

Закладні сторони 215 і 315 можуть контактувати різними способами в момент, коли вони починають контактувати; контакт може починатися у заданому місці на першій зовнішній і внутрішній різях 21 і 31, як визначено вздовж осьового напрямку труби, і в міру збільшення осьового стискного навантаження площа контакту між закладними сторонами 215 і 315 може поступово розширюватися, або всі закладні сторони 215 і 315 можуть почати контактувати одночасно. Розмір проміжку, утвореного між закладними сторонами 215 і 315 після завершення згвинчування, як виміряно в осьовому напрямку труби, може бути, наприклад, не більше ніж 0,15 мм. Для запобігання задирці при згвинчуванні, переважно щоб розмір проміжку був не менше ніж 0,06 мм.

Переважно проміжок, утворений між закладними сторонами 225 і 325 другої зовнішньої і внутрішньої різей 22 і 32 після завершення згвинчування, має таку величину, що при прикладанні заданого осьового стискного навантаження, меншого, ніж граничне стискне навантаження ніпеля 2 і муфти 3, ніпель 2 і муфта З деформуються так, що закладні сторони 225 і 325 починають контактувати з тим, щоб нести частину осьового стискного навантаження.

Закладні сторони 225 і 325 можуть контактувати різними способами у той момент, коли вони починають контактувати; контакт може починатися у заданому місці на другій зовнішній і внутрішній різях 22 і 32, як визначений вздовж осьового напрямку труби, і в мірі збільшення осьового стискного навантаження, площа контакту між закладними сторонами 225 і 325 може поступово розширятися, або всі закладні сторони 225 і 325 можуть почати контактувати одночасно. Осьове стискне навантаження, при якому закладні сторони 225 і 325 починають контактувати, може відрізнятися від осьового стискного навантаження, при якому закладні сторони 215 і 315 починають контактувати. Розмір проміжку, утвореного між закладними сторонами 225 і 325 після завершення згвинчування, як виміряно в осьовому напрямку труби, може бути, наприклад, не більше ніж 0,15 мм. Для запобігання задирці при згвинчуванні, переважно щоб розмір проміжку був не менше ніж 0,06 мм.

Поверхня 34 кінцевого заплечика муфти утворена звужувальною поверхнею, нахиленою так, що радіально внутрішній край розташований далі до відкритого кінця муфти 3, ніж радіально зовнішній край. Поверхня 24 кінцевого заплечика ніпеля може знаходитися у контакті з поверхнею 34 кінцевого заплечика муфти після завершення згвинчування, або, як показано на фіг 2А, може бути утворений проміжок між поверхнею 24 кінцевого заплечика ніпеля і поверхнею 34 кінцевого заплечика муфти після завершення згвинчування. Щонайменше при прикладанні заданого осьового стискного навантаження, меншого, ніж межа текучості при стискному навантаженні нарізного з'єднання, результуюча пружна деформація ніпеля 2 і муфти

З приводить до того, що поверхні 24 і 34 заплечика ніпеля 2 і муфти З контактують одна з іншою, щоб нести частину осьового стискного навантаження.

Радіальна ширина площі контакту між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика ніпеля і муфти (див. фіг. 27) може бути меншою ніж 1 мм. Зменшення ширини контакту між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика спрощує забезпечення достатньої товщини стінки для інших ділянок.

Використовуваний у даному винаході термін площа контакту між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика ніпеля 2 і муфти З означає площу контакту, отриману, коли ніпель 2 і муфта З деформуються у радіальному напрямку через величину взаємного впливу ущільнення, і вона є меншою, ніж перекриття між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика ніпеля 2 і муфти З до згвинчування, тобто до деформації, якщо дивитися у напрямку осі труби.

Більш переважно проміжок між закладними сторонами 225 і 325 і проміжок між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика після завершення згвинчування може мати такі розміри, що передусім починають контактувати закладні сторони 225 і 325 другої зовнішньої і внутрішньої різей 22 і 32, як показано на фіг. 28, а при додатковому збільшенні прикладеного стискного навантаження поверхні 24 і 34 кінцевого заплечика починають контактувати, як показано на фіг. 20. У таких реалізаціях, навіть якщо ширина контакту між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика є незначною, пластична деформація у поверхнях 24 і 34 кінцевого заплечика і поблизу них через прикладене осьове стискне навантаження є відносно маленької, оскільки стискне навантаження, яке сприймається поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика, є відносно маленьким. Крім того, очікується, що частина стискного навантаження, яке діє на закладну 60 сторону 225 другої зовнішньої різі 22 ніпеля 2, викличе розширення кінчика ніпеля, а отже,

допоможе підтримувати контактний тиск між ущільнювальними поверхнями 25 і 35 від внутрішнього тиску.

Альтернативно з'єднання може бути сконструйоване у такий спосіб, що передусім починають контактувати поверхні 24 і 34 кінцевого заплечика, а при додатковому збільшенні прикладеного стискного навантаження закладні сторони 225 і 325 починають контактувати. Це додатково забезпечує те, що поверхні 24 і 34 кінцевого заплечика контактують одна з іншою, у такий спосіб зменшуючи деформацію, яка зменшує діаметр, в кінчику ніпеля і поблизу нього.

Кут 9-н кінцевого заплечика поверхні 34 кінцевого заплечика муфти переважно є більшим ніж 5", більш переважно є більшим ніж 107. Додатково кут 8-н кінцевого заплечика переважно не перевищує 45", більш переважно не перевищує 25". Переважно, щоб кут кінцевого заплечика поверхні 24 кінцевого заплечика ніпеля дорівнював куту 95п кінцевого заплечика поверхні 34 кінцевого заплечика муфти.

Незважаючи на те, що кожна з поверхонь 23 і 33 проміжного заплечика ніпеля 2 і муфти З утворена плоскою поверхнею, перпендикулярною до осі труби, кожна з них може бути утворена звужувальною поверхнею, нахиленою так, що радіально зовнішній край розташований далі до кінця труби ніпеля 2, ніж радіально внутрішній край.

Кожна із ущільнювальних поверхонь 25, 35, 26 і 3б може мати будь-яку форму подовжнього перерізу; в нарізному з'єднанні 1, показаному на фігурах 1-2, при цьому кожна ущільнювальна поверхня утворена звужувальною поверхнею, яка виглядає як похила пряма лінія в подовжньому перерізі. Альтернативно одна з кожної пари ущільнювальних поверхонь, які контактують одна з іншою, може бути утворена опуклою криволінійною поверхнею, або кожна ущільнювальна поверхня із кожної пари може бути утворена опуклою криволінійною поверхнею.

У будь-якому випадку ущільнювальні поверхні сконструйовані так, що величина взаємного впливу ущільнення збільшується у міру того, як ніпель 2 проштовхується всередину муфти 3.

Нахил прямої лінії, яка з'єднує два кінці, як визначено вздовж осьового напрямку, кожної ущільнювальної поверхні переважно становить не менше ніж 5 95 (або 10 95, як представлено у вигляді коефіцієнта звуження), або більш переважно 10 95 (або 20 95, як представлено у вигляді коефіцієнта звуження). Додатково нахил прямої лінії, яка з'єднує два кінці, як визначено вздовж осьового напрямку, кожної ущільнювальної поверхні переважно не перевищує 25 95 (або 50 95, як представлено у вигляді коефіцієнта звуження), більш переважно не перевищує 17 95 (або 34 95, як представлено у вигляді коефіцієнта звуження).

У варіанті здійснення, показаному на фіг. З, ущільнювальна поверхня 35 муфти утворена звужувальною поверхнею, яка виглядає як похила пряма лінія у подовжньому перерізі, у той час як ущільнювальна поверхня 25 ніпеля утворена звужувальною поверхнею 256, яка виглядає як похила пряма лінія у подовжньому перерізі і опукла криволінійна поверхня 25а, центральна частина якої, як визначено в осьовому напрямку, виступає до ущільнювальної поверхні 35 муфти. Звужувальна поверхня 2556 плавно прилягає до того кінця опуклої криволінійної поверхні 25а, який знаходиться ближче до кінчика. У даному варіанті здійснення ущільнювальна поверхня 25 ніпеля сконструйована так, що опукла криволінійна поверхня 25а функціонує як точка ущільнення, яка відчуває контакт з сильним тиском з ущлльнювальною поверхнею 35 муфти під час згвинчування. Даний варіант здійснення забезпечує, що точка ущільнення ущільнювальної поверхні 25 ніпеля розташована далеко від кінцевого заплечика 24 ніпеля, у такий спосіб зменшуючи вплив напруження, яке виникає в поверхні 24 кінцевого заплечика ніпеля при прикладанні великого осьового стискного навантаження до місця ущільнення і прилеглих ділянок ущільнювальної поверхні 25 ніпеля.

Додатково на фіг. З також представлений приклад ілюстрації ущільнювальної поверхні 25 ніпеля і ущільнювальної поверхні 35 муфти, які є плавно звуженими. У показаній реалізації нахил ущільнювальної поверхні 35 муфти щодо осі труби становить 1095 (або 2095, як представлено у вигляді коефіцієнта звуження); нахил прямої лінії, яка з'єднує два кінці, визначений вздовж осьового напрямку, опуклої криволінійної поверхні 25а ущільнювальної поверхні 25 ніпеля становить 10 95, тобто дорівнює нахилу ущільнювальної поверхні 35 муфти; нахил звужувальної поверхні 255 ущільнювальної поверхні 25 ніпеля становить 17,5 95 (або 3595, як представлено у вигляді коефіцієнта звуження); і нахил прямої лінії, яка з'єднує два кінці, як визначено вздовж осьового напрямку, всієї ущільнювальної поверхні 25 ніпеля становить (б-17,5) / (1000-60) « 15 95. Отже, оскільки ущільнювальні поверхні 25 і 35 ніпеля і муфти плавно звужуються, радіальна ширина поверхонь 24 і 34 кінцевого заплечика ніпеля і муфти збільшується, тим самим додатково покращуючи опір стиску. Додатково, оскільки ці кінцеві заплечики 24 і 34 можуть витримувати більш високі стискні навантаження, для проміжних заплечиків 23 і 33 і різей 21, 31, 22 і 32 передбачений розрахунковий запас, що робить 60 можливим удосконалення для покращення функцій, відмінних від опору стиску.

У нарізному з'єднанні 1 для труби 1 згідно з даним варіантом здійснення, поверхня 23 проміжного заплечика ніпеля 2 контактує з поверхнею 33 проміжного заплечика муфти 3, коли ніпель 2 затягується в муфту 3. Крутний момент згвинчування в цей час іноді також називають крутним моментом на заплечику. При додатковому затягненні ніпеля 2 в муфту З ковзний контакт між поверхнями 23 і 33 проміжного заплечика викликає швидке збільшення крутного моменту згвинчування. Отже, поверхні 23 і 33 проміжного заплечика функціонують як заплечики для передачі крутного моменту. Поверхні 23 і 33 проміжного заплечика або прилеглі ділянки ілабо зовнішні різь 21 ії 22, і/або внутрішні різь 31 ії 32 руйнуються, коли крутний момент затягнення перевищує відповідні крутні моменти на межі текучості, і крутний момент затягнення більше не збільшується, навіть коли збільшується величина повороту затягнення. Отже, згвинчування повинно бути завершене до того, як крутний момент затягнення досягне крутного моменту на межі текучості.

У нарізному з'єднанні 1 після завершення згвинчування опорні сторони зовнішніх різей 21 і 22 і внутрішніх різей 31 і 32 знаходяться у контакті, у той же час невеликий проміжок утворений між закладними сторонами зовнішніх різей 21 і 22 і внутрішніми різей З1 ї 32, і крім того, утворюються невеликі проміжки між поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика.

У міру того, як осьове стискне навантаження, прикладене до нарізного з'єднання у згвинченому стані, поступово збільшується, стискна деформація, викликана стискним навантаженням, злегка стискає в осьовому напрямку ділянки ніпеля 2 ближче до тіла труби, ніж поверхня 23 проміжного заплечика ніпеля, і ділянки муфти З ближче до тіла труби, ніж поверхня 33 проміжного заплечика муфти. Коли стискне навантаження збільшується до певної величини, закладні сторони 225 і 325 другої зовнішньої і внутрішньої різей 22 і 32 починають контактувати до того, як поверхні 24 і 34 кінцевого заплечика починають контактувати, як показано на фіг. 28; з цього моменту ці закладні сторони 225 і 325 також несуть частину стискного навантаження.

Немає необхідності, щоб всі гвинтові поверхонь закладних сторін 225 і 325 були в контакті, достатньо, щоб деякі ділянки закладних сторін 225 і 325, як визначено вздовж осьового і окружного напрямків, почали контактувати.

При додатковому збільшенні стискного навантаження поверхні 24 і 34 кінцевого заплечика починають контактувати до того, як буде досягнуте граничне стискне навантаження, так що частина стискного навантаження сприймається поверхнями 24 і 34 кінцевого заплечика, а відносна величина зміщення між ущільнювальними поверхнями 25 і 35 ніпеля і муфти, викликаного стискним навантаженням, є обмеженою. Якщо осьова величина зміщення ущільнювальної поверхні 25 ніпеля щодо ущільнювальної поверхні 35 муфти була великою, звужувальна форма цих ущільнювальних поверхонь 25 і 35 буде викликати великий тиск на ущільнювальні поверхні 25 і 35 ніпеля і муфти і прилеглі ділянки, що приведе до накопичення пошкоджень; тоді, навіть при знятті стискного навантаження, результуюче пружне відновлення не забезпечить початкового контактного тиску ущільнення: зокрема, буде зменшуватися герметичність від внутрішнього тиску. У нарізному з'єднанні 1 згідно з даним варіантом здійснення відносна величина зміщення між ущільнювальними поверхнями 25 і 35 ніпеля і муфти, викликана стискним навантаженням, є обмеженою, у такий спосіб зменшуючи пошкодження, накопичені всередині і поблизу ущільнювальних поверхонь 25 і 35 ніпеля і муфти; отже, герметичність від внутрішнього тиску після зникнення стискного навантаження залишається, по суті, такою самою, як і раніше.

Даний винахід може бути застосований не лише до інтегральних нарізних з'єднань, а також і до нарізних з'єднань муфтового типу. В іншому випадку, даний винахід не обмежений ілюстрованими вище варіантами здійснення, і можливі різні модифікації в межах обсягу технічних ідей даного винаходу.

ПРИКЛАДИ

Для перевірки ефектів нарізного з'єднання 1 для труби нафтової свердловини згідно з даним варіантом здійснення було здійснене моделювання з використанням чисельного аналізу пружно-пластичним методом кінцевих елементів для прикладів винаходу, в яких кінцеві заплечики 24 і 34 не знаходяться у контакті при прикладанні осьового стискного навантаження, і для порівняльних прикладів, в яких кінцеві заплечики не контактують, з метою оцінювання герметичності від внутрішнього тиску для кожного прикладу.

Герметичність від внутрішнього тиску оцінювалася шляхом послідовного прикладання комбінованих навантажень до точок (1)-(52), які відображали еєеліпси комбінованих навантажень, які імітують серію випробувань А відповідно до АРІ 505 САЇ ІМ від 2017 року, показані на фіг. 4.

На кресленні "Стиск" означає стискне навантаження; "Розтяг" означає розтягувальне навантаження; "ІР" означає внутрішній тиск; "ЕР" означає зовнішній тиск; "ЖМЕ 100 95 для 60 труби" вказує на криву текучості тіла труби, труби нафтової свердловини; "СУ" (що означає межу текучості з'єднання) означає міцність нарізного з'єднання; "СУ5 100 95" вказує на криву текучості нарізного з'єднання; "СУ5 95 90" вказує на криву текучості 9595 від 10095 СУ5; і "Високе руйнування для з'єднання" вказує на криву зминання внаслідок зовнішнього тиску на нарізне з'єднання. Крива для "СУ 5 100 95" була отримана шляхом множення осьової сили (стиск або розтяг), вказаної "УМА 100 95 для труби", на міцність з'єднання Е.

На фіг. 5 показане контактне зусилля ущільнення між ущільнювальними поверхнями 25 і 35 ніпеля і муфти для порівняння значень для трьох точок (7), (27) і (45) навантаження при прикладанні простого внутрішнього тиску. Приклади згідно з винаходом мали псевдо заплечики, у той час як порівняльні приклади не мали псевдо заплечиків. | Р7 вказує контактну силу ущільнення для точки (7) навантаження, що являє собою перше прикладання простого внутрішнього тиску вздовж повторюваного шляху комбінованого навантаження для (1)-(52); ГР27 вказує контактну силу ущільнення для точок (27) навантаження, що являє собою друге прикладання простого внутрішнього тиску; а І Р45 вказує контактне зусилля ущільнення для точки (45) навантаження, що являє собою третє прикладання простого внутрішнього тиску.

Як видно з креслення, контактна сила ущільнення зменшилась більш помітно у випадку прикладів без псевдо заплечиків, ніж у випадку зразків із псевдо заплечиками. Це підтверджує, що даний винахід зменшує зниження герметичності від внутрішнього тиску після прикладання повторюваних комбінованих навантажень.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАЛЬНИХ ПОЗИЦІЙ

1: нарізне з'єднання для труб; 2: ніпель; 21: перша зовнішня різь; 22: друга зовнішня різь; 23: поверхня проміжного заплечика; 24: поверхня кінцевого заплечика; 25: ущільнювальна поверхня ніпеля; 3: муфта; 31: перша внутрішня різь; 32: друга внутрішня різь; 33: поверхня проміжного заплечика; 34: поверхня кінцевого заплечика; 35: ущільнювальна поверхня муфти.

Claims (3)

35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Нарізне з'єднання (1) для труб, яке містить трубчастий ніпель (2) і трубчасту муфту (3), при цьому ніпель (2) і муфта (3) виконані з можливістю згвинчування при вгвинчуванні ніпеля (2) в муфту (3), при цьому: 40 ніпель (2) містить: першу зовнішню різь (21); другу зовнішню різь (22), розташовану далі до кінчика, ніж перша зовнішня різь (21), і яка має менший діаметр, ніж перша зовнішня різь (21); поверхню (23) проміжного заплечика ніпеля, розташовану між першою зовнішньою різзю (21) і другою зовнішньою різзю (22); поверхню (24) кінцевого заплечика ніпеля, розташовану на кінчику ніпеля (2); і ущільнювальну поверхню (25) ніпеля, розташовану між другою зовнішньою 45 різзю (22) і поверхнею (24) кінцевого заплечика ніпеля; муфта (3) містить: першу внутрішню різь (31), виконану з можливістю зачеплення першою зовнішньою різзю (21), коли з'єднання (1) згвинчується; другу внутрішню різь (32), виконану з можливістю зачеплення другою зовнішньою різзю (22), коли з'єднання (1) згвинчується; поверхню (33) проміжного заплечика муфти, виконану з можливістю контакту з поверхнею (23) 50 проміжного заплечика ніпеля, коли з'єднання (1) згвинчується; поверхню (34) кінцевого заплечика муфти, яка відповідає поверхні (24) кінцевого заплечика ніпеля; і ущільнювальну поверхню (35) муфти, розташовану між другою внутрішньою різзю (32) і поверхнею (34) кінцевого заплечика муфти і виконану з можливістю контакту з ущільнювальною поверхнею (25) ніпеля вздовж всієї окружності, коли з'єднання (1) згвинчується; 55 при цьому осьова відстань між поверхнею (33) проміжного заплечика муфти і поверхнею (34) кінцевого заплечика муфти (3), перед згвинчуванням муфти, І в, є більшою, ніж осьова відстань між поверхнею (23) проміжного заплечика ніпеля і поверхнею (24) кінцевого заплечика ніпеля (2) перед згвинчуванням ніпеля, І р, яке відрізняється тим, що різниця між осьовими відстанями (І в-І г) є такою, що, коли з'єднання 60 (1) згвинчується і при прикладанні осьового стискного навантаження, поверхня (24) кінцевого заплечика ніпеля починає контактувати із поверхнею (34) кінцевого заплечика муфти раніше, ніж нарізне з'єднання досягне межі плинності труб; і осьові відстані І в і І єР є такими, що, коли з'єднання згвинчується і осьове стискне навантаження не прикладене, утворюється проміжок між поверхнею (24) кінцевого заплечика ніпеля і поверхнею (34) кінцевого заплечика муфти.

2. Нарізне з'єднання (1) для труб за п. 1, в якому друга зовнішня різь (22) і друга внутрішня різь (32) сконструйовані у такий спосіб, що при згвинчуванні з'єднання (1) і відсутності прикладання осьового стискного навантаження утворюється проміжок між закладними сторонами (225, 325) другої зовнішньої різі (22) і другої внутрішньої різі (32); і проміжок між закладними сторонами (225, 325) має такий розмір, що при поступовому збільшенні прикладеного осьового стискного навантаження спочатку починають контактувати закладні сторони (225, 325), а потім починають контактувати поверхня (24) кінцевого заплечика ніпеля і поверхня (34) кінцевого заплечика муфти.

3. Нарізне з'єднання (1) для труб за п. 1 або 2, в якому нахил прямої лінії, яка з'єднує кінці, як визначено вздовж осьового напрямку, ущільнювальної поверхні (25) ніпеля становить більше ніж 5 95 і менше ніж 25 95. ПРОМІЖНИЙ ? МОКБТЯ о Ге за З щ ї о ВБЕТЕЧННЙ ши В і ; СОМ оз зи заявам НН Н псих ПД кн и ин ос коктво йя УЖ ура ско хх з паете 4 Хохпока ск ко вк иоии р ИИИКо ОО ОМ НН пок дип х а, с ши НИ ї ї хі У і го Н і БА ГІ ОРОС і пеомжнне кеитичний Я 7 со. ВЕРЕРЕНЛЕНЯ і мн п пом:

Фіг. 1 і з : і х 3 : і а о ЗАКЛАДНІ СТОРОНИ НЕ В КОНТАКТІ Зв ідо жо В : ! 5; ; 7 ВІНЦЯ ЗЕПЛЕЧИКИ МЕ В КОМА АХ зе ; Її У і Н Ен ШТ й о і Її Ми х злеєеєєєккя Жанни Мештнин т Я : ! І! ов, У і : ї ;; ; Ж ГУ на Е ї Ї ка ї Н пн і ї ! 3 й ЕЕ я і ї 25 З ібявх КЗ і ДОК дрчиннннний Ва МТЯСЕМЕ НАБАНТАЖЕННЯ НЕ ПРИКВАДЕНЕ

Фіг. 2А

; що пн ПУ тттплужжжу тил ша ' : : х ! З і І заміри руч. иа їй мур і га ЗА Ши СТОРОННЯ В КОНТАКТ 35 ' ЖЕ : ! . І у : вла й ! СЕ : пе і ! р Га х і 1: 1; і ! їі ій Її ї 1: Н хи і ї . З дос охлллллутх, ТТ Кк яку вим хі Я уми петмма стін тик о вус пі і ГА щ це БО чн ним Й МАЦЕВЗАЛНЕЧИКИ НЕ Я КОНТАКТІ ве нти ча 1 Н У і ї я ; і їн КД 7 і рю » ну ' х І! х ! А : ца с а : и і : ЗеЗ Бя і ж ; : і Ей От аюденнняння 2-4 : ; ЯК я ек ях ПРИКЛАСЕНИЙ ПЕОКІЖНИЙ РІЗНЕ СТИСИНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Фіг. 2Б : «косе пдв, ! я піна ЧИ - ння І і ; ї а : : й . ї 7 ї ; ї ЗАЕПАДНІ СТОРОНИ В КОНТАКТІ Зк : «іт Й ще ! яв і Ер М . у ка : рані т ; : А, ; З КЕ ЗМ МЕЧ НЕ ВКОНТАКТІ і Б х 41 ЕХ; Її У і ! і ден с ЖД чн и н : жменя кн ДІЙ " ЗИ питж, З ! ! ! ; лежу до, І : У нан ов 1 2 ! "м ; і КИ Я ; з с Н ше З ! у Бе і : й пед : : а х Ки денне ню чн юне юне дедедеею р рн дідо одне одне дндедедедеюдедедеде одніею редееде ню цнцеен, А ; ша ав ТЕИКПАДЕНИИЙ ТЕСВІЕКНИ КІВЕНЬ СТИСЕНОГО НАВАНТАЖЕННЯ фіг С

Ї ШЕ у ТЕ ПВ т нннннкннннох В ; : й т З і кому нн ї к х у - х її. ше / Її ; , і : Ед Її у ї Ж КЗ х ГК ї ї Ї У і : Кб кт во . Гоа

Фіг. З в шо ОЙ сузаяк Бра о и ПТМ Кх коки (ВІ, (Я са ел м су НЮХ зт ТОВ, Б) іш ко в ев 1 ШИ що І и ий во аьов а МЕ оо м для вуз, ж М по (3082) о. ай 5 2, 2 50 ; ій . . ее ех 000 М лихим нов Й ее ее СТИСК одер БТ 08000 ие льем)

ШИ. я вм ИН 7 й ї З мвЬ ва й Аа Б Мить і 5 оо ОА ою мли х мете Я хв овже за ів оздаве З'ЄДНАННЯ

Фіг. 4 ко ща пектеттттетттеттттт нн а ккиКАКАККАКАхАннн ке хе я уп лат ва - 8 БЕЗ ПСЕНДО ЗАПЛЕЧИКВ -МОо0одекух с: НКВКЕ хк. 1200 тн я їв де а руЕКрУ рр КА ЕР НЕК КІ т і о в СЕЛО ЗАНПЕЧИКАМИ ее Сх ' й що -- ня про НН се ОБОХ ОН Му 58 доп ---і- шо аа нн я - т ПК Ох ша І пріо госсреес Я ів МР 18545 фіг. 5