UA62007C2 - Threaded joint of drill pipes - Google Patents
Threaded joint of drill pipes Download PDFInfo
- Publication number
- UA62007C2 UA62007C2 UA2001053338A UA2001053338A UA62007C2 UA 62007 C2 UA62007 C2 UA 62007C2 UA 2001053338 A UA2001053338 A UA 2001053338A UA 2001053338 A UA2001053338 A UA 2001053338A UA 62007 C2 UA62007 C2 UA 62007C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- nipple
- indicator
- threaded connection
- walled
- thick
- Prior art date
Links
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims abstract description 36
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до бурової техніки, зокрема до різьбових з'єднань бурильних труб, що мають засоби 2 контролю їх пошкоджень, і може бути застосований в нафтовидобувній галузі.The invention relates to drilling equipment, in particular to threaded connections of drill pipes, which have 2 means of controlling their damage, and can be applied in the oil production industry.
Відоме різьбове з'єднання бурильних труб (1), яке містить ніпель, муфту з різьбовою ділянкою і індикатор накопичення втомних пошкоджень, виконаний у вигляді тонкостінного циліндра з кільцевою виточкою, яка є концентратором напружень. Зовнішня поверхня індикатора жорстко з'єднана з внутрішньою поверхнею ніпеля/A well-known threaded connection of drill pipes (1), which contains a nipple, a coupling with a threaded section and an indicator of the accumulation of fatigue damage, is made in the form of a thin-walled cylinder with an annular groove, which is a stress concentrator. The outer surface of the indicator is rigidly connected to the inner surface of the nipple/
Руйнування індикатора по кільцевій виточці вказує на певний ступінь втомного пошкодження різьбового 70 з'єднання.The destruction of the indicator along the annular groove indicates a certain degree of fatigue damage of the threaded 70 connection.
Найбільш близьким аналогом різьбового з'єднання, що заявляється, вибраним як прототип, є різьбове з'єднання бурильних труб (2), що містить ніпель, муфту з різьбовою ділянкою і індикатор накопичення втомних пошкоджень, виконаний у вигляді тонкостінного циліндра з кільцевою виточкою, яка є концентратором напружень. Між зовнішньою поверхнею індикатора і внутрішньою поверхнею ніпеля існує зазор, величина якого 79 визначається, виходячи з певного співвідношення, завдяки чому індикатор легко вставляється в ніпель і виймається з нього після розбирання різьбового з'єднання для оцінки його втомного пошкодження.The closest analogue of the claimed threaded connection, selected as a prototype, is a threaded connection of drill pipes (2), containing a nipple, a coupling with a threaded section and an indicator of the accumulation of fatigue damage, made in the form of a thin-walled cylinder with an annular groove, which is a stress concentrator. There is a gap between the outer surface of the indicator and the inner surface of the nipple, the value of which is determined based on a certain ratio, so that the indicator is easily inserted into the nipple and removed from it after disassembling the threaded connection to assess its fatigue damage.
Під час згвинчування різьбового з'єднання відбувається радіальна деформація ніпеля в зоні різьбової ділянки, яка, при встановленому зазорі, забезпечує обтиснення ніпелем зовнішньої поверхні індикатора, що дає можливість сприймати індикатором навантаження, діючі на різьбове з'єднання. Для наближення умов роботи індикатора до умов роботи контрольованих витків різьбового з'єднання, порожнина між індикатором і ніпелем заповнюється мастилом, що застосовується при згвинчуванні з'єднання. Загальними суттєвими ознаками відомого та різьбового з'єднання, що пропонується, є ніпель, муфта з різьбовою ділянкою та індикатор накопичення втомних пошкоджень, контактуючий в згвинченому різьбовому з'єднанні з внутрішньою поверхнею ніпеля. сDuring the screwing of the threaded connection, a radial deformation of the nipple occurs in the area of the threaded area, which, when the gap is established, ensures that the external surface of the indicator is pressed by the nipple, which makes it possible for the indicator to perceive the loads acting on the threaded connection. To approximate the operating conditions of the indicator to the operating conditions of the controlled turns of the threaded connection, the cavity between the indicator and the nipple is filled with lubricant, which is used when screwing the connection. The common essential features of the known and proposed threaded connection are a nipple, a threaded coupling, and a fatigue damage accumulation indicator contacting the threaded connection with the inner surface of the nipple. with
При роботі відомого різьбового з'єднання номінальні напруження в поперечних перерізах тонкостінного Ге) циліндра індикатора в зоні кільцевої виточки при згвинчуванні різьбового з'єднання набагато менші від напружень в небезпечному перерізі з'єднання, а напруження від зовнішніх згинальних навантажень відповідають напруженням на внутрішній поверхні ніпеля, які, в залежності від типорозміру з'єднання, до двох разів менші, ніж напруження, що виникають на дні профілю витка різьби, тобто в тій зоні небезпечного перерізу різьби, де в народжуються тріщини, які приводять до втомного руйнування з'єднання. Поперечні розміри тонкостінного ав циліндра індикатора не дозволяють виконати концентратор напружень з параметрами, які б забезпечували випередження втомного руйнування індикатора, що є необхідною умовою ефективного контролю за станом о різьбових з'єднань бурильних труб. ГаDuring the operation of a known threaded connection, the nominal stresses in the cross-sections of the thin-walled cylinder of the indicator in the zone of the annular twist when screwing the threaded connection are much smaller than the stresses in the dangerous cross-section of the connection, and the stresses from external bending loads correspond to the stresses on the inner surface of the nipple , which, depending on the standard size of the connection, are up to two times smaller than the stresses that occur at the bottom of the profile of the thread turn, that is, in the zone of the dangerous section of the thread, where cracks are born that lead to fatigue failure of the connection. The transverse dimensions of the thin-walled av cylinder of the indicator do not allow to perform a stress concentrator with parameters that would ensure the anticipation of fatigue failure of the indicator, which is a necessary condition for effective control over the condition of the threaded connections of drill pipes. Ha
В основу винаходу поставлена задача вдосконалення різьбового з'єднання бурильних труб, в якому шляхом 3о модифікації конструкції індикатора накопичення втомних пошкоджень забезпечується виникнення в індикаторі ее, напружень більших, ніж на дні профілю витка різьби в небезпечному перерізі з'єднання. Завдяки цьому підвищується точність прогнозування стану різьбового з'єднання бурильних труб, забезпечується їх безаварійність в роботі і знижуються експлуатаційні витрати. «The basis of the invention is the task of improving the threaded connection of drill pipes, in which, by modifying the design of the indicator of accumulation of fatigue damage, the occurrence of stresses greater than those at the bottom of the profile of the thread turn in the dangerous section of the connection is ensured in the indicator ee. Thanks to this, the accuracy of forecasting the state of the threaded connection of drill pipes is increased, their trouble-free operation is ensured and operating costs are reduced. "
Поставлена задача вирішується тим, що в різьбовому з'єднанні бурильних труб, що містить ніпель, муфту з З 70 різьбовою ділянкою і індикатор накопичення втомних пошкоджень, контактуючий в згвинченому різьбовому с з'єднанні з внутрішньою поверхнею ніпеля, індикатор накопичення втомних пошкоджень виконаний у вигляді з» товстостінного кільця з кільцевою виточкою, жорстко з'єднаного з тонкостінною оболонкою, яка по відношенню до внутрішньої поверхні ніпеля встановлюється з зазором більшим їмм. Товстостінне кільце з кільцевою виточкою виконується як одна деталь з тонкостінною оболонкою за умови їх виготовлення з однакового матеріалу. Запропонована конструкція забезпечує рівень напруженого стану у кільцевій виточці товстостінного б кільця більший рівня напруженого стану на дні профілю різьби в небезпечному перерізі з'єднання завдяки тому, ка що в тонкостінній оболонці під дією зовнішніх навантажень, які передаються через жорстко з'єднане з нею товстостінне кільце, виникають не тільки деформації подібні до деформацій балки, але й деформації, пов'язані о зі спотворенням форми її поперечних перерізів, що мають можливість реалізуватися завдяки відсутності її ав! 20 контакту з ніпелем, який би перешкоджав оболонці деформуватися в поперечному напрямі. Вказані деформації тонкостінної оболонки помножують в поперечних перерізах товстостінного кільця напружений стан. Вибравши тм значення зазору між поверхнею ніпеля і тонкостінною оболонкою, виходячи з фактичних параметрів різьбового з'єднання, можна довести номінальний напружений стан в перерізах товстостінного кільця до рівня напруження на дні профілю витка різьби в небезпечному перерізі різьбового з'єднання. 25 Застосування товстостінного кільця дозволяє виконати в ньому кільцеву виточку з глибиною і гостротоюThe problem is solved by the fact that in the threaded connection of the drill pipes, which contains a nipple, a coupling with a C 70 threaded section and an indicator of the accumulation of fatigue damage, contacting in a screwed threaded connection with the inner surface of the nipple, the indicator of accumulation of fatigue damage is made in the form with" a thick-walled ring with an annular groove, rigidly connected to a thin-walled shell, which is installed with a larger gap in relation to the inner surface of the nipple. A thick-walled ring with an annular groove is made as one part with a thin-walled shell, provided they are made of the same material. The proposed design ensures that the stress level in the annular groove of the thick-walled ring is greater than the stress level at the bottom of the thread profile in the dangerous section of the connection due to the fact that in the thin-walled shell under the action of external loads transmitted through the thick-walled ring rigidly connected to it , there are not only deformations similar to deformations of the beam, but also deformations associated with the distortion of the shape of its cross-sections, which have the opportunity to be realized due to the absence of its av! 20 of contact with the nipple, which would prevent the shell from deforming in the transverse direction. The specified deformations of the thin-walled shell multiply the stress state in the cross-sections of the thick-walled ring. Having chosen the value of the gap between the surface of the nipple and the thin-walled shell, based on the actual parameters of the threaded connection, it is possible to bring the nominal stress state in the cross-sections of the thick-walled ring to the stress level at the bottom of the profile of the thread turn in the dangerous cross-section of the threaded connection. 25 The use of a thick-walled ring allows you to make a deep and sharp ring groove in it
ГФ) надрізу таких розмірів, які забезпечують концентрацію напружень в кільці вищу, ніж параметри профілю різьби в небезпечному перерізі з'єднання бурильних труб. При цьому межа витривалості товстостінного кільця стає о нижчою за межу витривалості різьбового з'єднання, що забезпечує значне випередження його втомного руйнування порівняно з руйнуванням з'єднання, а значить і можливість більш точно контролювати стан 60 різьбового з'єднання, завчасно попередити його пошкодження і уникнути аварії бурильної колони.GF) of a cut of such dimensions that ensure the stress concentration in the ring is higher than the parameters of the thread profile in the dangerous section of the drill pipe connection. At the same time, the endurance limit of a thick-walled ring becomes o lower than the endurance limit of a threaded connection, which ensures a significant advance of its fatigue failure compared to the failure of the connection, which means an opportunity to more accurately control the state of the threaded connection 60, to prevent its damage in advance and avoid a drill string accident.
Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, де зображені: на фіг.1 - різьбове з'єднання бурильних труб з встановленим в ньому індикатором накопичення втомних пошкоджень (поздовжній розріз): 5 - товщина оболонки; п - товщина кільця; А - зазор між поверхнею ніпеля і оболонкою. бо на фіг.2 - розподіл напружень по довжині контактної поверхні індикатора при різних товщинах оболонки при наявності зазору між поверхнями оболонки і ніпеля та відсутності його. с - напруження; - довжина контактної поверхні індикатора і ніпеля.The essence of the proposed invention is explained by the drawing, which shows: in Fig. 1 - a threaded connection of drill pipes with an indicator of the accumulation of fatigue damage installed in it (longitudinal section): 5 - thickness of the shell; n - ring thickness; A is the gap between the surface of the nipple and the shell. because in Fig. 2 - the distribution of stresses along the length of the contact surface of the indicator at different thicknesses of the shell in the presence of a gap between the surfaces of the shell and the nipple and in its absence. c - tension; - the length of the contact surface of the indicator and the nipple.
Як показано на фіг.1, різьбове з'єднання бурильних труб містить ніпель 1, муфту 2 з різьбовою ділянкою З і індикатор накопичення втомних пошкоджень, виконаний у вигляді товстостінного кільця 4 з кільцевою виточкою 5, жорстко з'єднаного або, якщо матеріали однакові, виготовленого, як одна деталь, з тонкостінною циліндричною оболонкою 6, що встановлена в ніпель з зазором А. Один кінець оболонки має виступ 7, інший - різьбу 8, за допомогою якої індикатор з'єднується з монтажною втулкою 9, жорстко з'єднаною з зарізьбовою 70 частиною ніпеля.As shown in Fig. 1, the threaded connection of drill pipes contains a nipple 1, a coupling 2 with a threaded section C and an indicator of the accumulation of fatigue damage, made in the form of a thick-walled ring 4 with an annular groove 5, rigidly connected or, if the materials are the same, manufactured as one part with a thin-walled cylindrical shell 6, which is installed in a nipple with a gap A. One end of the shell has a protrusion 7, the other - a thread 8, with the help of which the indicator is connected to the mounting sleeve 9, which is rigidly connected to the threaded 70 part of the nipple.
Різьбове з'єднання бурильних труб працює таким чином.Drill pipe threading works like this.
Тонкостінну циліндричну оболонку 6 з товстостінним кільцем 4 з кільцевою виточкою 5 вставляють в ніпель 1 та за допомогою різьби 8 нагвинчують на монтажну втулку 9 до упору виступу 7 тонкостінної оболонки 6 в торець ніпеля 1. При згвинчуванні різьбового з'єднання відбувається радіальна деформація ніпеля 1 в зоні різьбової 75 ділянки З з'єднання, яка забезпечує обтиснення товстостінного кільця 4, через яке тонкостінна циліндрична оболонка 6 сприймає навантаження, прикладені до різьбового з'єднання. Під дією цих навантажень і завдяки існуванню зазору л між ніпелем 1 і тонкостінною оболонкою б більшого їмм, в ній виникають деформації, подібні не тільки до деформацій балки, але й пов'язані зі спотворенням форми її поперечних перерізів, які передаються на кільцеву виточку 5 і помножують в ній номінальні напруження до величини, що вища за номінальні напруження на дні профілю витка різьби в небезпечному перерізі різьбового з'єднання. Завдяки цьому межа витривалості індикатора стає нижчою за межу витривалості контрольованого різьбового з'єднання бурильних труб, що забезпечує виконання ним функцій контролю.A thin-walled cylindrical shell 6 with a thick-walled ring 4 with an annular groove 5 is inserted into the nipple 1 and with the help of a thread 8 is screwed onto the mounting sleeve 9 to the stop of the projection 7 of the thin-walled shell 6 at the end of the nipple 1. When screwing the threaded connection, a radial deformation of the nipple 1 occurs zone of the threaded section 75 of the connection, which provides compression of the thick-walled ring 4, through which the thin-walled cylindrical shell 6 perceives the loads applied to the threaded connection. Under the influence of these loads and due to the existence of a gap l between the nipple 1 and a thin-walled shell b of a larger diameter, deformations occur in it, similar not only to the deformations of the beam, but also associated with the distortion of the shape of its cross sections, which are transmitted to the annular groove 5 and multiply the nominal stresses in it to a value that is higher than the nominal stresses at the bottom of the profile of the thread turn in the dangerous section of the threaded connection. Thanks to this, the endurance limit of the indicator becomes lower than the endurance limit of the controlled threaded connection of the drill pipes, which ensures that it fulfills the control functions.
В процесі роботи різьбове з'єднання бурильних труб, а разом з ним і товстостінне кільце сприймають зовнішні навантаження, що виникають під час буріння свердловин і при спуско-підйомних операціях. Піддією цих су навантажень в товстостінному кільці розвивається втомна тріщина, яка призводить до його руйнування. При о вийманні бурильних труб із свердловини під час спуско-підйомних операцій індикатор накопичення втомних пошкоджень візуально оглядають. Руйнування товстостінного кільця вказує на певний ступінь пошкодження різьбового з'єднання.In the process of work, the threaded connection of the drill pipes, and together with it, the thick-walled ring perceives external loads that occur during drilling wells and during lowering and lifting operations. Under the influence of these su loads, a fatigue crack develops in the thick-walled ring, which leads to its destruction. When removing drill pipes from the well during lowering and lifting operations, the fatigue damage accumulation indicator is visually inspected. The destruction of the thick-walled ring indicates a certain degree of damage to the threaded connection.
Експериментально встановлена залежність розподілу напружень по довжині контактної поверхні індикатора /їЇч-е при різних товщинах тонкостінної оболонки 6 та при наявності зазору А між поверхнями оболонки 6 і ніпеля 1 та о відсутності його приведена на фіг.2. Випробування проводились при згвинченому замковому різьбовому з'єднанні 3-121 з індикаторами, які мали поверхню контакту по всій довжині індикатора і товщину стінки 2мм і (ав) бБмм (відповідно криві 1 і 2), та з індикаторами, поверхня контакту яких була виконана в його середніх сч перерізах у вигляді товстостінного циліндричного кільця довжиною 1Омм. При цьому зазор між циліндричною оболонкою і внутрішньою поверхнею ніпеля складав 8мм, а товщина стінки циліндричної оболонки була 5мм і (Се) 2мм (відповідно криві З і 4). Встановлено, що під дією прикладених до різьбових з'єднань навантажень, при умові наявності зазору між поверхнями оболонки і ніпеля, в поперечних перерізах кільцевої виточки 5 товстостінного кільця 4 нормальні осьові напруження значно вищі, ніж при відсутності вказаного зазору, « причому, чим більш тонкостінна оболонка, тим ця різниця більша. Встановлено також, що для існуючих типорозмірів різьбових з'єднань бурильних труб номінальні напруження в кільцевій виточці товстостінного - с кільця досягають рівня напружень на дні профілю різьби в небезпечному перерізі різьбового з'єднання при и величині зазору між поверхнею тонкостінної циліндричної оболонки і ніпелем більшій Тмм. є» Параметри кільцевої виточки товстостінного кільця і залежність пошкодження індикатора і різьбового з'єднання бурильних труб встановлюються при спільних випробуваннях різьбових з'єднань і індикаторів в стендових умовах. (22) Джерела інформації з 1. А. с Моб55810, МПК Е218В17/042, 1979. 2. А. с. Мо1191548, МПК Е21817/042, 1985. («в) («в)The experimentally determined dependence of the stress distribution along the length of the contact surface of the indicator at different thicknesses of the thin-walled shell 6 and with the presence of a gap A between the surfaces of the shell 6 and the nipple 1 and its absence is shown in Fig. 2. The tests were carried out with a screwed locking threaded connection 3-121 with indicators that had a contact surface along the entire length of the indicator and a wall thickness of 2mm and (a) bBmm (according to curves 1 and 2), and with indicators whose contact surface was made in its middle sections in the form of a thick-walled cylindrical ring with a length of 1 mm. At the same time, the gap between the cylindrical shell and the inner surface of the nipple was 8 mm, and the wall thickness of the cylindrical shell was 5 mm and (Ce) 2 mm (according to curves Z and 4). It was established that under the action of the loads applied to the threaded connections, under the condition of the presence of a gap between the surfaces of the shell and the nipple, in the cross-sections of the annular groove 5 of the thick-walled ring 4, the normal axial stresses are significantly higher than in the absence of the specified gap, "and, the thinner-walled shell, the greater this difference. It was also established that for the existing standard sizes of threaded connections of drill pipes, the nominal stresses in the annular groove of the thick-walled ring reach the level of stresses at the bottom of the thread profile in the dangerous section of the threaded connection when the gap between the surface of the thin-walled cylindrical shell and the nipple is greater than Tmm. is» The parameters of the annular twist of the thick-walled ring and the dependence of the damage of the indicator and the threaded connection of drill pipes are established during joint tests of threaded connections and indicators in bench conditions. (22) Information sources from 1. A. p. Mob55810, IPC E218B17/042, 1979. 2. A. p. Mo1191548, IPC E21817/042, 1985. («c) («c)
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001053338A UA62007C2 (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Threaded joint of drill pipes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001053338A UA62007C2 (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Threaded joint of drill pipes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA62007C2 true UA62007C2 (en) | 2003-12-15 |
Family
ID=34391133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001053338A UA62007C2 (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Threaded joint of drill pipes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA62007C2 (en) |
-
2001
- 2001-05-17 UA UA2001053338A patent/UA62007C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102255129B1 (en) | Fasteners | |
| US4406561A (en) | Sucker rod assembly | |
| RU2137581C1 (en) | Device for sealing of cracks | |
| US20190145400A1 (en) | Method for remanufacturing fluid end block | |
| AU2003245195B9 (en) | Male portion, drill bit and threaded joint for percussive rock drilling | |
| RU2723056C2 (en) | Components of drill string, having multi-threaded connections | |
| JPH0233834B2 (en) | ||
| RU2398153C1 (en) | Sealed threaded connection of oil-field pipelines | |
| US7883120B2 (en) | Male element for a sealed threaded tubular connection | |
| SK11932001A3 (en) | Method for controlling taper pipe thread and corresponding control devices | |
| KR20180095859A (en) | Sensor for high-voltage line and manufacturing method thereof | |
| UA62007C2 (en) | Threaded joint of drill pipes | |
| EA008318B1 (en) | Highly sealing screw joint for oilfield tube (variants) and method for producing a screw joint therefor (variants) | |
| CN1024209C (en) | Hollow drill rods | |
| CN209244524U (en) | A kind of coal mine stem | |
| US20160151902A1 (en) | Method of Manufacturing Hydraulic Hammer Using Male and Female Gauges | |
| US4538339A (en) | Method of making a sucker rod assembly | |
| US20170097233A1 (en) | Method for qualification testing of a tubular connector | |
| JP2008232823A (en) | Expanded pipe crack evaluation device of welded steel pipe, and expanded pipe crack evaluation method | |
| KR102613899B1 (en) | Manufacturing method for metal tube | |
| US6957585B2 (en) | Thread wear gauge for coil threads | |
| RU149815U1 (en) | HIGH SEALED THREADED CONNECTION OF OIL AND GAS PIPES | |
| RU2566520C1 (en) | Method for restoring service properties of tubing string by linering | |
| EP0077336A1 (en) | An extension coupling for rock drilling equipment. | |
| UA79493C2 (en) | Threaded joint of drill pipes |