Муфта модифицированная

Полезная модель относится к нефтегазодобыче и может быть использована для защиты резьбовых соединений насосно-компрессорных труб (НКТ), обсадных и бурильных труб от промыва, коррозии и преждевременного износа при работе в скважине, для увеличения ресурса подвески НКТ или обсадной колонны в скважине.
Общеизвестно, что герметичность и коррозионная стойкость резьбовых соединений труб в скважине взаимосвязаны и во многом определяют срок службы. Если обеспечена требуемая герметичность резьбового соединения, достигается его высокая коррозионная стойкость. Общеизвестно решение вопросов герметичности резьбовых соединений труб, используемых в нефтяной промышленности, двумя путями:
- герметизация резьбовых соединений с помощью различных герметизирующих материалов (смазок на жировой основе, полимеризующихся составов, комбинированных уплотнителей из металлизированных и полимерных слоев);
- создание резьбовых соединений, которые имеют узлы герметичности (с радиальным, торцевым уплотнением, вставными кольцами и др.).
Известна межниппельная вставка НКТ унифицированная, которая включает внешнюю и внутреннюю половины, соединенные между собой скручиванием посредством наличия резьбовых элементов. Место контакта на торце межниппельной вставки и скругленного торца ниппеля НКТ на торцах вставки выполнено с уплотнительными узлами в виде пазов-выемок радиусом меньше, чем радиус скругления торца на ниппеле НКТ. Резьбовое соединение на внутренней поверхности внешней половины вставки выполнено в виде трех резьбовых участков, имеющих одинаковые размеры и расположенных друг от друга на равном расстоянии (патент RU 2666384, МПК F16L 47/00, опубл. 07.09.2018 г.).
Недостатки аналога заключаются в том, что:
- устройство не является цельной конструкцией, поэтому допускает перекосы, выпадает из посадочного места при развинчивании муфтового соединения;
- устройством не обеспечивается надежное отсечение потока жидкости в пятне контакта стриммера и тела НКТ ввиду отсутствия уплотнительных узлов на месте пятна контакта (так как стриммер изготавливается из твердого пластика, торцевая часть пластика стриммера, прилегающая к скругленной поверхности торцевой части тела НКТ, имеет ровную поверхность).
Известен предохранительный узел резьбового соединения насосно-компрессорных труб, включающий муфту, концевые участки НКТ, кольцевой предохранительный элемент, причем предохранительный элемент выполнен в виде двух колец, соединенных между собой по боковой поверхности резьбовым соединением (патент RU 176 005, МПК Е21В 17/02, опубл. 26.12.2017 г.).
Известен предохранитель резьбы ниппельного элемента резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб, который содержит корпус, имеющий П-образный профиль, и установленные на нем стальную обечайку, съемную крышку, внутренний и наружный уплотнительные элементы, выполненные в виде колец из эластичного материала. Внутренний уплотнительный элемент расположен на внутренней поверхности корпуса в месте соприкосновения его с торцевой поверхностью ниппельного элемента. Наружный уплотнительный элемент имеет Г-образный профиль, основание которого, соприкасающееся с ниппельным элементом, выполнено коническим и с П-образными вырезами. Достигается герметичность ниппельного элемента резьбовых соединений с предохранителем при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды (патент RU 184845, MПК F16L 57/00, опубл. 12.11.2018 г.).
Все вышеуказанные устройства не являются цельной конструкцией, состоят из нескольких сборных частей, что локально увеличивает наличие резьбовых соединений в муфте и не способствует усилению крутящего момента. Что приводит к ненадежности резьбового соединения.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является надежная защита резьбовых соединений труб (насосно-компрессорных, обсадных труб, бурильных) при работе в нефтегазовых скважинах от промыва, коррозии и преждевременного износа в результате попадания агрессивного флюида в наружную резьбовую часть ниппеля и внутреннюю резьбовую часть соединительной муфты.
Технический результат - герметичность резьбового соединения (исключение проникновения агрессивного флюида в межниппельное пространство резьбового соединения).
Техническая проблема решается, а результат достигается устройством для защиты резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб, выполненным в виде металлической муфты, с кольцом из термопластичного полимера, расположенным в средней части муфты между ниппельными концами трубы, причем края кольца выполнены с уклоном в сторону резьбовой стенки муфты навстречу ниппельным концам трубы и с утонением от центра муфты, при этом кольцо установлено в межниппельное пространство муфты до навинчивания муфты на трубу с обеспечением деформации краев кольца таким образом, чтобы начальные витки резьбы ниппельных концов трубы на 2-3 витка входили в края кольца с зацеплением их по отдельности и упором в среднюю часть выступа кольца, причем для фиксации кольца в теле муфты последняя имеет выточку.
Согласно полезной модели кольцо выполнено из термопластичного полимера с рабочей температурой до 250°С, а уклон краев кольца в сторону резьбовой стенки муфты составляет 30-40°.
Технический результат достигается следующим.
Кольцо выполнено из термопластичного полимера, имеющего высокотемпературные характеристики и свойство упругой деформации. При завинчивании ниппельной части концов труб резьба на 2-3 витка заходит на края кольца и упирается в среднюю часть выступа кольца. За счет деформации и сжатия упругих краев полимерного кольца обеспечивается уплотнение и герметизация резьбового соединения и межниппельного пространства в муфте.
Края кольца выполнены с уклоном (предпочтительно 30-40°) в сторону резьбовой стенки муфты навстречу ниппельным концам трубы и с утонением от центра муфты. С учетом упругости материала кольца это приводит к тому, что создается упругая деформация краев кольца и возникает высокий крутящий момент, который предотвращает развинчивание резьбового соединения во время работы скважины, при этом обеспечивается выравнивание потока и исключение завихрения в зоне муфтового соединения труб (НКТ, обсадных труб, бурильных труб). Все это приводит к герметичности резьбового соединения.
Сущность полезной модели поясняют рисунки, где показана заявляемая муфта.
На фиг. 1 - муфта с полимерным кольцом и ниппельными концами трубы;
На фиг. 2 - кольцо из термопластичного полимера;
На фигурах обозначено:
1 - кольцо из термопластичного полимера;
2 - края кольца;
3 - ниппельный конец трубы;
4 -внутренняя резьбовая стенка муфты;
5 - выпуклый округлый центр кольца;
6 - выточка в теле муфты для фиксации кольца;
7 - муфта;
8 - труба.
Устройство работает следующим образом.
Кольцо 1 устанавливают в межниппельное пространство муфты 7 до навинчивания муфты на трубу таким образом, чтобы при завинчивании начальные витки резьбы ниппельных концов 3 трубы на 2-3 витка входили в края 2 кольца с зацеплением их по отдельности и упором в среднюю часть выступа кольца 1, причем для фиксации кольца в теле муфты последняя имеет выточку 6. Чтобы обеспечить правильное ниппельное соединение, первые области начальной резьбы ниппельных концов 3 входят в упругий полимерный уплотнительный материал кольца 1, тем самым обеспечивая начальное сжатие упругого материала, необходимое для создания механизма уплотнения под высоким давлением. За счет деформации и сжатия упругих краев полимерного кольца обеспечивается уплотнение и герметизация резьбового соединения и межниппельного пространства в муфте. Края кольца выполнены с уклоном 30-40° в сторону резьбовой стенки муфты навстречу ниппельным концам трубы и с утонением от центра муфты, при этом обеспечивается выравнивание потока и исключение завихрения в зоне муфтового соединения труб (НКТ, обсадных труб, бурильных труб). При завинчивании муфт и стальных труб ниппельные концы вкручиваются в муфту, захватывая и прижимая края полимерного кольца, обеспечивая начальное сжатие упругого материала, необходимое для создания механизма уплотнения под высоким давлением. За счет деформации и сжатия упругих краев полимерного кольца обеспечивается уплотнение и герметизация резьбового соединения и межниппельного пространства в муфте. Все это приводит к герметичности резьбового соединения.
Заявляемая муфта позволит упростить и ускорить монтаж и спуск труб в скважину в связи с отсутствием операции по вставке стримера, является цельной конструкцией и поступает на скважину уже в составе труб. Устройство позволяет сохранить высокий крутящий момент при свинчивании и завинчивании муфтовых соединений, кольцо из термопластичных полимеров не деформируется, сохраняет геометрическую форму и механические свойства при многократном использовании. Также муфта может использоваться и применяться отдельно. Муфта надежно защищает ниппельную часть труб с внутренним полимерным покрытием. Исключает возникновение завихрения добываемого флюида, исключает проникновения агрессивной среды в наружную резьбовую часть ниппеля и внутреннюю резьбовую часть муфты. Муфта значительно увеличивает наработку на отказ резьбовых соединений труб и позволяет сократить эксплуатационные затраты на добычу.