ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к области строительства нефтяных и газовых скважин и может быть использована для герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб.
Известна группа изобретений резьбовые трубные соединение для нефтепромыслов по патенту РФ на изобретение №2464475. Резьбовое трубное соединение для нефтепромыслов включает муфтовую часть соединения, содержащую внутренние резьбы, и ниппельную часть соединения, содержащую наружные резьбы для сопряжения с внутренними резьбами. Упорный торец муфты и упорный уступ ниппеля могут представлять собой торец/уступ с отрицательным углом, а поверхности профиля резьбы на внутренних и наружных резьбах также могут представлять собой рабочие поверхности профиля с отрицательным углом. Соединитель, в значительной мере, сохраняет требуемый предварительный натяг в случае захватывания смазки между резьбами в ходе свинчивания. Другой вариант осуществления изобретения предусматривает упорный торец/уступ с положительными углами и рабочие поверхности профиля с положительными углами. Недостатком резьбовых трубных соединений для нефтепромыслов, является сложность изготовления с необходимой точностью резьбы на двух конических поверхностях.
Известно высокогерметичное резьбовое соединение обсадных труб по патенту РФ на полезную модель №88054. Высокогерметичное резьбовое соединение обсадных труб, включающее внутренние и наружные конические сопрягаемые элементы, на которых выполнена трапецеидальная неравнобокая резьба, имеющая опорную и закладные грани и герметизирующий узел, образованный наружной и внутренней радиальными коническими поверхностями и наружной и внутренней торцевыми упорными коническими поверхностями, причем радиальные конические наружная и внутренняя поверхности выполнены с конусностью 1:10, а торцевые конические наружная и внутренняя поверхности выполнены под углом 15° к нормали оси резьбы, при этом первые витки наружной и внутренней резьб выполнены так, что высота витка постепенно вырастает от 0 мм в начале захода до полной высоты профиля на длине не менее, чем на половине дуги витка. Недостатком высокогерметичного резьбового соединения обсадных труб, является натяг резьбы по упорному торцу и отсутствие натяга резьбы по виткам, что снижает герметизацию соединения.
Известно герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб по патенту РФ на изобретение №2338866. Техническим результатом, которого является обеспечение снижения величины радиального натяга в резьбе и обеспечение дополнительной герметизации колонны труб. Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб включает охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, уплотнительными и упорными поверхностями. Уплотнительные поверхности выполнены на внешней поверхности торцевого участка охватываемой и на внутренней конической поверхности охватывающей труб, на участке между конической резьбой и телом трубы. Упорные поверхности выполнены соответственно на охватываемой трубе в виде конической торцевой поверхности с углом конуса 5° 25° в направлении оси конической резьбы и ответной торцевой конической поверхности на охватывающей трубе, выполненной на участке перехода первой конической поверхности этой трубы к ее телу. Профиль конической резьбы имеет отрицательный угол по опорной грани, причем высота профиля резьбы охватываемой трубы меньше высоты профиля резьбы охватывающей трубы, при этом уплотнительная поверхность торцевого участка охватываемой трубы в начале и в конце зоны конусного радиального уплотнения имеет сферическую форму. Недостатком герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб, является сложность точного изготовления на упорных торцах соединяемых труб конических поверхностей.
Известно герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб по патенту РФ на изобретение №2297512. Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин. Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб включает охватываемую и охватывающую трубы с коническими резьбами и коническими опорными поверхностями, первые контактирующие между собой из которых выполнены соответственно на внешней поверхности торцевого участка охватываемой трубы в виде конической поверхности с конусностью в сторону оси этой трубы и на внутренней поверхности охватывающей трубы на участке между конической резьбой и телом трубы, а вторые контактирующие поверхности выполнены соответственно на охватываемой трубе в виде конической торцевой поверхности с углом конусности в направлении конической резьбы на этой трубе и ответной торцевой конической поверхности на охватывающей трубе, выполненной на участке перехода первой конической поверхности этой трубы к ее телу. Конические резьбы выполнены с конусностью 1:16, конические опорные поверхности на внешней поверхности торцевого участка охватываемой трубы и на внутренней поверхности охватывающей трубы выполнены с конусностью 1:10 в сторону оси этой трубы, конические торцевые поверхности выполнены с углом конусности 15° в направлении конической резьбы на соответствующей трубе. На охватывающей трубе на участке перехода конической резьбы к телу трубы выполнена окружная канавка для выдавливания масла, а коническая резьба типа Баттресс с углом профиля 13° выполнена с витками в сечении, имеющими вид неравномерной трапеции с опорной гранью витка, расположенной под увеличенным углом к направлению действия нагрузки. Недостатком герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб, является сложность точного изготовления на упорных торцах соединяемых труб конических поверхностей.
Известно герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб по патенту РФ на полезную модель №134279. Соединение нефтепромысловых труб включает охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, контактирующие по меньшей мере по задней поверхности профиля резьб и упорным торцевым поверхностям. Профиль конических резьб выполнен с отрицательным задним углом величиной ≤3° и одинаковой высотой профиля по длине, на внутренней поверхности носовой части охватываемой трубы выполнена кольцевая канавка глубиной ≥0,5 мм. Область контакта торцевых поверхностей выполнена комбинированной в виде участков контакта «сфера-конус» и «конус-конус». Недостатком герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб, является низкая герметичность соединения.
Известно герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб по патенту РФ на полезную модель №76099. Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб включает охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, упорными и уплотнительными поверхностями. Упорные поверхности контактируют между собой торцевой поверхностью на охватываемой трубе и ответной торцевой поверхностью на охватывающей трубе. Профиль конической резьбы имеет отрицательный угол по опорной грани. Высота профиля резьбы охватываемой трубы меньше высоты профиля резьбы охватывающей трубы. Торцевые поверхности выполнены увеличенными таким образом, что их площадь составляет не менее 60% тела трубы. Недостатком герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб, является низкая герметичность соединения.
Известно герметичное резьбовое соединение труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки по патенту РФ на изобретение №2440481 (прототип). Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к резьбовым соединениям бурильных или обсадных труб. Устройство содержит ниппель-наконечник, замковую муфту со средствами герметизации, сопряженные посредством конической резьбы. Структуры резьбы в виде выступов ниппеля-наконечника оснащены, по меньшей мере, двумя канавками, являющимися полостями для избыточной смазки и/или шлама, которые расположены вдоль общей образующей конусной поверхности резьбы, смещены одна относительно другой в окружном и осевом направлении и выполнены с глубиной, не превышающей высоту профиля резьбовых структур. Суммарная длина канавок вдоль упомянутых образующих, с учетом ширины впадин резьбы, не превышает длину резьбового участка ниппеля-наконечника в этом же направлении. Недостатком герметичного резьбового соединения труб в технологической колонне геологоразведочной бурильной установки, является его низкая эксплуатационная надежность и герметичность.
Задачей создания полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и эффективности герметичного соединения.
Поставленная задача решается за счет того, что герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб, включает охватываемую и охватывающую трубы, на которых выполнены наружная и внутренняя конические трапецеидальные упорные резьбы с уплотнительными и упорными поверхностями, контактирующие между собой в радиальном направлении, на охватываемой трубе со стороны торца выполнен конус с диаметром, меньше диаметра впадин наружной резьбы и с такой же конусностью, а на охватывающей трубе за резьбой выполнена зарезьбовая коническая поверхность с диаметром, меньше диаметров выступов внутренней резьбы и с такой же конусностью, причем на зарезьбовой конической поверхности выполнена проточка, в которой установлено уплотнительное кольцо, сечение которого выполнено в виде трапеции, а на внутреннем диаметре кольца выполнены кольцевые выступы. Внутренний диаметр уплотнительного кольца, меньше внутреннего диаметра зарезьбовой конической поверхности. Натяг обеспечивают свободные нитки резьбы, расположенные перед зарезьбовой конической поверхностью охватывающей трубы. Уплотнительное кольцо изготовлено из маслобензостойкой резины. Конусность конуса охватываемой трубы, может быть незначительно больше конусности зарезьбовой конической поверхности.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается приведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб, применяются известные технологии и оборудование.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…5, где:
на фиг. 1 показан продольный разрез герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб,
на фиг. 2 показан увеличенный вид А,
на фиг. 3 приведен продольный разрез охватывающей трубы с уплотнительным кольцом,
на фиг. 4 приведен разрез уплотнительного кольца,
на фиг. 5 приведен вид Б.
Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб состоит из охватывающей 1 и охватываемой 2 трубы, на которых выполнены наружная 3 и внутренняя 4 конические трапецеидальные упорные резьбы с уплотнительными и упорными поверхностями, контактирующие между собой в радиальном направлении, на охватываемой трубе 2 со стороны торца выполнен конус 5 с диаметром, меньше диаметра впадин наружной резьбы 3 и с такой же конусностью, а на охватывающей трубе 1 за резьбой выполнена зарезьбовая коническая поверхность 6 с диаметром, меньше диаметров выступов внутренней резьбы 4 и с такой же конусностью, причем на зарезьбовой конической поверхности 6 выполнена проточка 7, в которой установлено уплотнительное кольцо 8, сечение которого выполнено в виде трапеции, а на внутреннем диаметре 9 уплотнительного кольца выполнены кольцевые треугольные выступы 10. Внутренний диаметр 9 уплотнительного кольца, меньше внутреннего диаметра зарезьбовой конической поверхности 6. Натяг обеспечивают свободные нитки резьбы 11, расположенные перед зарезьбовой конической поверхностью 6 охватывающей трубы 1. Уплотнительное кольцо 8 изготовлено из маслобензостойкой резины. Конусность конуса 5 охватываемой трубы 2, может быть незначительно больше конусности зарезьбовой конической поверхности 6.
Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб работает следующим образом. Уплотнительное кольцо 8 вставляется в проточку 7 и фиксируется в ней за счет трапецеидальной формы сечения уплотнительного кольца. Расширение профиля уплотнительного кольца 8 направлено в сторону тела трубы и надежно удерживает его в проточке 7 при многократных циклах сборки и разборки герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб. Охватываемая труба 2 вставляется в охватывающую трубу 1 и заворачивается. При этом конус 5, выполненный с торца охватываемой трубы 2, входит в зарезьбовую коническую поверхность 6 и сжимает выступающее уплотнительное кольцо 8, на котором для лучшей герметизации выполнены кольцевые треугольные выступы 10. Необходимый для уплотнения натяг резьбы обеспечивается свободными нитками резьбы 11, расположенными перед зарезьбовой конической поверхностью 6 охватывающей трубы 1. Уплотнение резьбового соединения обеспечивается соприкасающимися уплотнительными поверхностями резьбы, контактирующими между собой в радиальном направлении, соприкасающимися коническими поверхностями конуса 5 и зарезьбовой конической поверхности 6, а также уплотнительным кольцом 8. Конусность конуса 5 охватываемой трубы 2, может быть незначительно больше конусности зарезьбовой конической поверхности 6. При этом конуса соприкасаются между собой не по площади боковой поверхности конуса, а по кольцевой линии, что повышает эффективность уплотнения.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить герметичное соединение труб.
2. Повысить эксплуатационную надежность и эффективность герметичного соединения.
3. Обеспечить надежную фиксацию уплотнительного кольца в проточке, выполненной в зарезьбовой конической поверхности.
4. Выполнить уплотнение соединения труб многоступенчатым.
5. Обеспечить возможность многократного соединения герметичного резьбового соединения нефтепромысловых труб.