Предохранитель резьбы ниппельного элемента резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, в частности к устройствам для защиты резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб при их транспортировании и хранении.
Основными требованиями к устройствам для защиты резьбы ниппельных элементов резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб - предохранителям, являются стойкость к воздействию значительных ударных нагрузок, неблагоприятных факторов окружающей среды, легкое свинчивание-развинчивание.
Из уровня техники известно защитное устройство для концов труб, выполненное в виде предохранителя резьбы ниппельного элемента резьбового соединения, содержащее корпус, имеющий «П-образный» профиль, и установленные на нем стальную обечайку, съемную крышку и внутренний уплотнительный элемент, выполненный в виде кольца из эластичного материала и расположенный на внутренней поверхности корпуса в месте соприкосновения его с торцевой поверхностью ниппельного элемента (SU №1669406, F16L 57/00, опубл. 07.08.1991), которое принято в качестве ближайшего аналога.
Указанное защитное устройство (предохранитель резьбового соединения) имеет недостаток, заключающийся в недостаточной степени защиты резьбы ниппельного элемента от воздействия окружающей среды и вымывания смазки в процессе транспортирования и хранения труб в связи с отсутствием наружного уплотнительного элемента.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в разработке предохранителя резьбы ниппельного элемента резьбового соединения нефтегазопромысловых труб, обеспечивающего гарантированную защиту резьбы, уплотнительных и упорных поверхностей ниппельного элемента от воздействия окружающей среды (попадания влаги, агрессивных сред, пыли и других загрязнений) и вымывания защитного покрытия (например, смазки) в процессе транспортирования и хранения труб.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении герметичности ниппельного элемента с навинченным на него предохранителем при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды, а также в обеспечении защиты от вымывания защитного покрытия.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в предохранителе резьбы ниппельного элемента резьбового соединения нефтегазопромысловых труб, содержащем корпус, имеющий П-образный профиль, и установленные на нем стальную обечайку, съемную крышку и внутренний уплотнительный элемент, выполненный в виде кольца из эластичного материала и расположенный на внутренней поверхности корпуса в месте соприкосновения его с торцевой поверхностью ниппельного элемента, согласно полезной модели, он дополнительно снабжен наружным уплотнительным элементом, выполненным в виде кольца из эластичного материала, имеющего Г-образный профиль, основание которого, соприкасающееся с ниппельным элементом, выполнено коническим и с П-образными вырезами, при этом основание корпуса предохранителя выполнено в виде Г-образного профиля для установки на нем наружного уплотнительного элемента. В частном варианте выполнения заявленного предохранителя максимальный внутренний диаметр П-образных вырезов в основании Г-образного профиля наружного уплотнительного элемента меньше номинального диаметра ниппельного элемента на 0,3 мм. В другом частном варианте выполнения предохранителя расстояние от сбега резьбы ниппельного элемента до основания корпуса составляет не менее 20 мм.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез предохранителя резьбы ниппельного элемента резьбового соединения нефтегазопромысловых труб.
Предохранитель резьбы ниппельного элемента содержит корпус 1, стальную обечайку 2, съемную крышку 3, внутренний 4 и наружный 5 уплотнительные элементы.
Корпус 1 предохранителя имеет П-образный профиль с торцевым отверстием под съемную крышку 3. Внутренняя поверхность корпуса 1 непосредственно сопрягается с защищаемыми элементами ниппельного элемента 6 и повторяет профиль резьбы 7, с учетом зазоров по боковым граням и вершинам профиля резьбы, и геометрию уплотнительных 8 и упорных 9 поверхностей ниппельного элемента 6 резьбового соединения, для защиты которого предназначен предохранитель. Основание П-образного профиля корпуса 1 выполнено в виде Г-образного профиля для установки на нем наружного уплотнительного элемента 5.
Корпус 1 предохранителя выполнен из полимерных материалов. На корпусе 1 предохранителя установлены стальная обечайка 2, съемная крышка 3, внутренний 4 и наружный 5 уплотнительные элементы, выполненные в виде колец из эластичного материала.
Стальная обечайка 2 установлена на корпусе 1 предохранителя для общего усиления конструкции, а также защиты корпуса 1 от ударных и других механических воздействий в процессе транспортирования и хранения труб.
Съемная крышка 3 служит для проведения шаблонирования ниппельного элемента 6 без снятия предохранителя, что исключает повреждения поверхностей резьбы 7, уплотнительных 8 и упорных 9 поверхностей соединения при проведении указанных работ, а также предотвращает попадание влаги, агрессивных сред, инородных тел и других загрязнений внутрь ниппельного элемента 6. Съемная крышка 3 может быть выполнена с отверстиями по торцу, что обеспечивает необходимую вентиляцию внутренней полости ниппельного элемента 6.
Уплотнительные элементы 4 и 5 предохранителя выполнены в виде колец из эластичного материала, например из резины, обладающей эластичностью, масло- и бензостойкостью и работоспособностью в диапазоне рабочих температур предохранителя - от -46° до +66°.
Уплотнительные элементы 4 и 5 служат для герметизации ниппельного элемента 6 с навинченным на него предохранителем - исключения попадания влаги, агрессивных сред, частиц пыли и других загрязнений на резьбу 7, уплотнительные 8 и упорные 9 поверхности, а также для предотвращения контакта уплотнительных поверхностей 8 с корпусом 1 предохранителя и возможного их повреждения.
Уплотнительные элементы 4 и 5 могут быть установлены на корпус 1 предохранителя, например с помощью клея.
Внутренний уплотнительный элемент 4 предохранителя выполнен в виде кольца из эластичного материала и расположен на внутренней поверхности корпуса 1 в месте соприкосновения его с торцевой поверхностью 9 ниппельного элемента 6. Внутренний уплотнительный элемент 4 служит для предотвращения повреждения торцевой поверхности 9 ниппельного элемента 6 при контакте с корпусом 1 предохранителя.
Выполнение наружного уплотнительного элемента 5 предохранителя в виде кольца из эластичного материала, имеющего Г-образный профиль, увеличивает площадь контакта наружного уплотнительного элемента 5 с корпусом 1 предохранителя, а также обеспечивает их надежное соединение.
Основание наружного уплотнительного элемента 5 предохранителя, имеющего Г-образный профиль, соприкасающееся с ниппельным элементом 6, выполнено коническим и с П-образными вырезами, что обеспечивает эластичность и гибкость наружного уплотнительного элемента 5, предотвращает его повреждение при соприкосновении с ниппельным элементом 6 и разгерметизацию предохранителя.
1
1
Максимальный внутренний диаметр d П-образных вырезов в основании Г-образного профиля наружного уплотнительного элемента 5 меньше номинального диаметра D ниппельного элемента 6 на 0,3 мм, что обеспечивает гарантированный контакт между наружным уплотнительным элементом 5 и ниппельным элементом 6, номинальный диаметр которого выполнен с любым значением в поле допусков.
1
1
Корпус 1 предохранителя выступает за резьбу 7 ниппельного элемента 6 не менее чем на 20 мм. То есть расстояние L от сбега резьбы 7 ниппельного элемента 6 до основания корпуса 1 составляет не менее 20 мм. При расстоянии L менее заявленного значения не гарантировано полное закрытие резьбы 7 ниппельного элемента 6, что может привести, в некоторых случаях, к установке наружного уплотнительного элемента 5 предохранителя на последних витках резьбы 7 ниппельного элемента 6, к повреждению резьбы и не позволит обеспечить герметичность конструкции.
Заявляемый предохранитель резьбы ниппельного элемента работает следующим образом. Предохранитель навинчивают на ниппельный элемент 6, при этом внутренняя поверхность корпуса 1 предохранителя, повторяющая профиль резьбы 7 и геометрию уплотнительных 8 и упорных 9 поверхностей ниппельного элемента 6, непосредственно сопрягается с защищаемыми элементами ниппельного элемента 6. Завершение процесса свинчивания предохранителя и ниппельного элемента 6 осуществляется при контактировании торцевой поверхности 9 ниппельного элемента 6 с внутренней поверхностью корпуса 1 предохранителя, в зоне расположения внутреннего уплотнительного элемента 4.
Предохранитель резьбы может быть использован также для защиты резьбы ниппельных элементов резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб, на поверхность которых нанесено затвердевающее покрытие.
Предлагаемый предохранитель резьбы ниппельного элемента был опробован для защиты резьбового соединения нефтегазопромысловых труб диаметром 114 мм, с конусностью резьбы 1:16, шагом резьбы 5,08 мм, углами наклона опорной грани резьбы - 4° и закладной грани резьбы - 24°, углом наклона упорной поверхности ниппельного элемента - 15°.
Предохранитель резьбы навинчивали на ниппельный элемент. Корпус предохранителя резьбы изготовлен, в частности из удароустойчивого пластика, имеет П-образным профиль, основание которого выполнено в виде Г-образного профиля для установки на нем наружного уплотнительного элемента. На внешней поверхности корпуса предохранителя установлена стальная обечайка, в торцевом отверстии корпуса установлена съемная крышка, по торцу которой выполнены отверстия. Внутренняя поверхность корпуса предохранителя повторяет профиль резьбы и геометрию уплотнительных и упорных поверхностей ниппельного элемента резьбового соединения.
Внутренний и наружный уплотнительные элементы выполнены в виде колец, например из резины. Внутренний уплотнительный элемент расположен на внутренней поверхности корпуса в месте соприкосновения его с торцевой поверхностью ниппельного элемента. Наружный уплотнительный элемент выполнен с Г-образным профилем, основание которого, соприкасающееся с ниппельным элементом, выполнено коническим и с П-образными вырезами, что обеспечивает его эластичность и гибкость, предотвращает повреждение при соприкосновении с ниппельным элементом и разгерметизацию предохранителя.
В процессе проведения испытаний при попадании воды, частиц пыли и других загрязнений на предохранитель, навинченный на ниппельный элемент, было обеспечено сохранение герметичности конструкции - резьба, уплотнительные и торцевые поверхности соединения остались сухими и чистыми, наружный уплотнительный элемент был прочно и четко зафиксирован на основании корпуса.
Предохранитель резьбы ниппельного элемента обеспечивает герметичность соединения при неблагоприятных условиях окружающей среды и защиту резьбы при транспортировании труб.