УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ И НАРУЖНОЙ РЕЗЬБЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ С ПРИВАРЕННЫМИ ЗАМКАМИ
DEVICE FOR PROTECTION OF INTERNAL AND EXTERNAL THREAD OF DRILLING PIPES WITH WELDED LOCKS

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для защиты внутренней и наружной конической резьбы труб нефтяного сортамента, в частности бурильных труб с приваренными замками.
Известны детали для предохранения резьбы труб нефтяного сортамента, выполненные в виде отрезков металлических труб с нанесенной резьбой, соответствующей защищаемой резьбе трубы [Козлов И.К. Безотходная технология изготовления деталей для предохранительной резьбы труб нефтяного сортамента. // Бюллетень Черная металлургия, 1987, №20 (1048), с.3].
Недостатком известных деталей является возможность изготовления их с дефектами резьбы в виде забоин, выкрашивания ниток, заусенцев и рванин, что приводит к повреждению защищаемой резьбы. При этом для защиты резьбы правого и левого исполнения требуется изготовление разных предохранительных деталей.
Также известны предохранительные детали для защиты внутренней конической резьбы труб, выполненные из пенополистирола в виде конусной втулки с гладкой наружной поверхностью и с торцевым фланцем. При этом втулку выполняют с наружным диаметром, большим диаметра защищаемой резьбы на величину, допускающую упругое сжатие материала. Установка втулки производится путем ее вдавливания в полость соединительной муфты [патент РФ №2135882, МПК(6) F16L 57/00, опубл. 1999.08.27].
Недостатками этих деталей является невозможность их использования для защиты наружной конической резьбы и низкая механическая прочность материала детали, что не позволяет осуществить операцию ее вдавливания в полость муфты для защиты внутренней замковой резьбы бурильных труб с приваренными замками вследствие большой конусности замковой резьбы.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототип) и достигаемым результатам является устройство для защиты наружной и внутренней резьбы изделий, содержащее металлическую обечайку с закатанным торцом и резьбовой эластомерный вкладыш с упорным элементом [патент РФ №2038276 МПК(6) B65D 59/06, опубл. 1995.06.27].
Недостатками устройства по прототипу является то, что оно предназначено для защиты резьбы либо правого, либо левого исполнения, а также его повышенная трудоемкость, связанная с изготовлением металлической обечайки и эластомерного вкладыша и их сборкой.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании универсальных устройств только из полимерных материалов, обеспечивающих надежную защиту от повреждений внутренней и наружной резьбы бурильных труб с приваренными замками с резьбой правого и левого исполнения, а также снижении трудоемкости их изготовления.
Решение технической задачи достигается тем, что в устройстве для защиты внутренней и наружной резьбы бурильных труб с приваренными замками, содержащем корпус из полимерного материала, выполненный в виде усеченного конуса с упорным элементом в форме фланца и профилированной рабочей поверхностью, сопрягаемой с защищаемой резьбой, которую выполняют в виде кольцевых уплотнительных элементов, расположенных параллельными рядами с шагом, равным шагу защищаемой резьбы, каждый ряд которых содержит равномерное чередование радиусных выступов, расположенных по окружности в плоскости, перпендикулярной оси корпуса устройства, с минимальными радиальными зазорами между ними, при этом угол наклона боковых поверхностей радиусных выступов уплотнительных элементов превышает угол наклона боковых поверхностей витков защищаемой резьбы на величину, допускающую упругое сжатие материала, а упорный элемент, наружный диаметр которого не больше наружного диаметра замка, расположен со стороны большого основания корпуса, кроме этого, корпус устройства имеет диаметры по вершинам радиусных выступов уплотнительных элементов не больше диаметров по впадинам между витками внутренней защищаемой резьбы, а корпус устройства имеет диаметры по вершинам радиусных выступов уплотнительных элементов не меньше диаметров по впадинам между витками наружной защищаемой резьбы, при этом корпус устройства на одном из оснований имеет П-образный паз, обращенный незамкнутой стороной наружу.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство для защиты наружной резьбы, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид со стороны упорного элемента; на фиг.3 - то же, профиль радиальных выступов уплотнительных элементов; на фиг.4 изображено устройство для защиты внутренней резьбы, вид сбоку; на фиг.5 - то же, вид со стороны упорного элемента; на фиг.6 - то же, профиль радиальных выступов уплотнительных элементов.
Устройство содержит корпус 1 из полимерного материала в виде усеченного конуса, угол наклона образующей которого α равен углу уклона защищаемой резьбы. Профилированную рабочую поверхность корпуса 1, сопрягаемую с защищаемой резьбой, как внутренней, так и наружной (фиг.1 и 4), выполняют в виде кольцевых уплотнительных элементов 2, расположенных параллельными рядами с шагом t, равным шагу защищаемой резьбы. Каждый ряд уплотнительных элементов 2 содержит равномерное чередование радиусных выступов 3 (фиг.2 и 5), расположенных по окружности в плоскости, перпендикулярной оси 4 корпуса 1, с минимальными радиальными зазорами между ними, напротив друг друга в каждом ряду. Диаметры устройства по вершинам радиусных выступов 3 уплотнительных элементов 2 не больше диаметров по впадинам между витками внутренней защищаемой резьбы (фиг.3) или не меньше диаметров по впадинам между витками наружной защищаемой резьбы (фиг.6). Количество кольцевых уплотнительных элементов 2 определяют необходимостью защиты не менее 2/3 длины резьбы муфты или ниппеля. Углы наклона β боковых поверхностей радиусных выступов выполняют в пределах 40-50° (фиг.3 и 6). Корпус 1 выполняют с упорным элементом 5, изготовленным в форме фланца, расположенным со стороны большого основания корпуса и сопрягаемым плоскостью 6 с упорным торцом муфты или плоскостью 7 с упорным уступом ниппеля, при этом наружный диаметр упорного элемента 5 не больше наружного диаметра замка. На одном из оснований корпуса 1 выполняют П-образный паз 8, обращенный незамкнутой стороной наружу.
Кольцевое расположение уплотнительных элементов параллельными рядами с шагом, равным шагу защищаемой резьбы, в сочетании с равномерным чередованием радиусных выступов по окружности в ряду с минимальными радиальными зазорами между ними в плоскости, перпендикулярной оси 4 корпуса 1, напротив друг другу в каждом ряду, позволяет завинчивать устройство в муфту или на ниппель, как с левым, так и с правым направлением резьбы.
Угол наклона β боковых поверхностей радиусных выступов 3 уплотнительных элементов 2, выполненный в пределах 40-50°, превышает угол наклона боковых поверхностей витков защищаемой резьбы, равный 30°, что позволяет, за счет упругого сжатия материала устройства при его завинчивании, получить необходимый натяг и плотность распределения полимерного материала по виткам резьбы и что, в свою очередь, обеспечивает необходимую степень ее защиты.
Наличие упорного элемента 5 с плоскостями 6 и 7 позволяет защищать от повреждений упорные поверхности муфты и ниппеля.
Устройство работает следующим образом.
Устройство вручную или механически "наживляют" на резьбу и с помощью паза 8 завинчивают, при этом радиусные выступы 3 входят в сопряжение с защищаемой резьбой. Устройство завинчивают до тех пор, пока упорный элемент 5 не соединится встык плоскостью 7 с упорным торцом ниппеля или плоскостью 6 с упорным торцом муфты трубы, при этом радиусные выступы 3 уплотнительных элементов 2, расположенные равномерно по окружности в плоскости, перпендикулярной оси 4 корпуса 1, с минимальными радиальными зазорами между ними, напротив друг друга в каждом ряду, будут в сопряжении с витками защищаемой резьбы, обеспечивая, таким образом, требования по защите не менее 2/3 длины резьбы ниппеля или муфты и их упорных поверхностей в соответствии с требованиями ГОСТ 50278-92, ТУ 14-161-219-2004 (опытная партия) и других нормативных документов.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Способ опробован в промышленных условиях.
Проведены промышленные испытания заявляемого устройства на бурильных трубах БВ-50×5,5 мм ТУ 14-161-219-2004 (опытная партия) с приваренными замками ЗП-65-25 с соединительной резьбой 3-65 правого и левого исполнения в количестве 2000 тн. Устройство для защиты наружной конической резьбы (ниппель) и внутренней конической резьбы (муфта) было выполнено из полиэтилена высокого давления марки 10803-020 ГОСТ 16337-77. Шаг защищаемой резьбы - 6,35 мм, угол наклона образующей конуса корпуса равен углу уклона резьбы 4°45'48", количество рядов уплотнительных элементов - 4. Созданное универсальное устройство для защиты резьбы бурильных труб с приваренными замками обеспечило, в сравнении с изготовляемыми комбинированными (полимер + металл) предохранительными деталями, снижение трудоемкости до 50%.
Защищаемая резьба, а также упорные поверхности замков труб были покрыты противокоррозионной смазкой с последующей ручной установкой предохранительных устройств и отгружены потребителю. Транспортировка труб на нефтяные промыслы и отсутствие претензий потребителя показали полную надежность защиты резьбы, отсутствие на них повреждений в соответствии с ТУ 14-161-219-2004 (опытная партия).