Газогерметичное резьбовое соединение насосно-компрессорных труб
GAS-TIGHT THREADED CONNECTION OF TUBING STRING

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для газогерметичного резьбового соединения насосно-компрессорных труб.
Известно резьбовое соединение для стальных труб, содержащее ниппель и муфту, имеющие каждый контактную поверхность, включающую в себя контактную поверхность резьбовой части и контактную поверхность нерезьбовой части, предназначенную для контакта металлических поверхностей, первый осажденный слой, образованный осаждением сплава Sn-Bi или осаждением сплава Sn-Bi-Cu на, по меньшей мере, части контактной поверхности, по меньшей мере, одного из ниппеля и муфты RU 2364781 C1, 20.08.2009).
Известно резьбовое соединение для стальных труб, содержащее штифт, включающий в себя коробку, содержащую участок с внутренней резьбой, который присоединен с помощью резьбового соединения к участку с наружной резьбой для образования резьбовой части, уплотняющую поверхность, штифт, в котором штифт и коробка соединены с помощью резьбового соединения (US 2014116560 A1 01.05.2014).
В патенте РФ №158152 от 20.12.2015 раскрыто высокогерметичное резьбовое соединение насосно-компрессорных труб включающее муфтовую и ниппельную части, на которых выполнены упорные трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:16. Соединение выполнено с герметизирующим узлом, образуемым контактирующими между собой упорными торцевыми поверхностями, выполненными на муфте и ниппеле и расположенными под углом  к осевой линии резьбы. Угол торцевого уплотнительного элемента ф1 относительно нормали к оси резьбы ниппеля меньше угла соответствующего торцевого уплотнительного элемента ф2 на муфте, при этом угол радиального уплотнительного элемента ф3 относительно оси резьбы ниппеля так же меньше угла соответствующего радиального уплотнительного элемента ф4 на муфте, причем острая кромка торцевого упорного уступа муфты скруглена таким образом, что окружность скругления расположена по касательной к поверхности торцевого уплотнительного элемента муфты, а центр радиуса данной окружности находится на линии внутреннего диаметра муфты вдоль оси соединения, причем радиус скругления не менее 2мм.
Технической проблемой известных резьбовых соединений является нарушение герметичности соединения, недостаточный срок службы муфты из-за ее постепенно накапливающихся деформаций, риск закусывания резьбы.
В качестве ближайшего аналога может быть принято резьбовое соединение по РФ №158152 от 20.12.2015.
Предлагаемое газогерметичное резьбовое соединение насосно-компрессорных труб включает муфтовую и ниппельную части, на которых выполнены упорные трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:16, соединение выполнено с герметизирующим узлом, образуемым контактирующими между собой упорными торцевыми поверхностями, выполненными на муфте и ниппеле и расположенными под углом 6° к осевой линии резьбы.
Отличительными признаками предлагаемого газогерметичного резьбового соединения являются: наличие на муфте защитного пояска, который выполняет функции перераспределения радиальных нагрузок на тело муфты и предотвращения закусывания резьбы.
Защитный поясок представляет собой канал с гладкой стенкой, являющейся продолжением боковой стенки конуса упорной конической трапецеидальной резьбы, образующая которого проведена по впадинам этой резьбы, канал простирается кнаружи от наружного витка этой резьбы на 5-7 мм.
Техническими результатами являются предотвращение закусывания резьбы, уменьшение деформаций муфты, увеличение надежности герметизации, увеличение срока эксплуатации резьбового соединения.
Изобретение продемонстрировано на фиг.1-3.
Фиг.1 - общий вид резьбового соединения,
фиг.2 - защитный поясок,
фиг.3 - сравнительный анализ свойств предлагаемой муфты и известной аналогичной муфты.
На фиг. 1 - 3 обозначены:
1 - муфта,
2 - ниппель,
3 - защитный поясок.
Заявленное изобретение выполнено с упорным торцевым герметизирующим узлом, обеспечивающее возникновение упругих деформаций поверхностей. Данный узел образует уплотнение типа «металл-металл» и обеспечивает высокую герметичность соединения при действии разнонаправленных нагрузок.
Муфта удлинена на 5-7 мм с образованием защитного пояска, с помощью которого при завинчивании происходит перенос радиальных нагрузок на тело муфты, что препятствует деформации ее слабых мест.
В связи с наличием такого защитного пояска резьба не боится превышения крутящего момента.
Наличие защитного пояска также предотвращает закусывание резьбы при ввинчивании.
Устройство работает следующим образом.
При закручивании резьбы в осложненных условиях эксплуатации на скважине, предварительные витки надежнее ввинчиваются, что предотвращает закусывание резьбы.
Когда ниппель ввинчивают в муфту, в результате натяга появляются радиальные силы в резьбе, которые в свою очередь доводят до предела текучести зону первых ниток резьбы муфты, в результате чего соединение получается ненадежным. Удлиненная часть муфты образует защитный поясок, который удерживает радиальные нагрузки и переносит их в середину тела муфты, что подтверждают лабораторные исследования и теоретические расчеты, представленные на фиг.3.