Муфта для соединения полых штанг

Полезная модель относится к области добычи нефти и может быть использована для соединения наземного оборудования с оборудованием, расположенным в скважине.
Известна муфта (ГОСТ 31825-2012), содержащая резьбовой участок для соединения со штангой и торец, взаимодействующий с упорным буртом штанги для ограничения осевого перемещения муфты.
Недостатком является большая металлоемкость узла колонны штанг с такой муфтой, что объясняется наличием массивного упорного бурта на штанге для восприятия воздействующих на резьбовые участки штанги и муфты изгибающих нагрузок при работе в искривленных скважинах. Этот недостаток усугубляется при использовании полых штанг. Кроме того, штанга сложна в изготовлении из-за сложности формирования упорного бурта, что снижает технологичность конструкции узла колонны штанг с такой муфтой.
Наиболее близкой к заявляемой и принятой в качестве прототипа является муфта для соединения полых штанг (патент RU 70923 U1, МПК Е21В 17/00 (2006.01), опубл. 2008 г.), содержащая участок с цилиндрической резьбой для соединения со штангой и ограничитель осевого перемещения муфты в виде конического участка на внутренней поверхности муфты.
Такая конструкция позволяет снизить металлоемкость узла колонны штанг, однако муфта недостаточна надежна и долговечна. Это объясняется значительными напряжениями, которые испытывает конический участок на муфте при скручивании до момента, обеспечивающего герметичность, при работе в искривленных скважинах, происходит пластическая деформация, которая при наличии несовершенств металла приводит к разрушению муфты.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и долговечности муфты и узла соединения колонны штанг с такой муфтой.
Поставленная задача решается усовершенствованием муфты для соединения полых штанг, содержащей участок с цилиндрической резьбой для соединения со штангой и ограничитель осевого перемещения муфты в виде конического участка на внутренней поверхности муфты.
Это усовершенствование заключается в том, что муфта снабжена разгружающим цилиндрическим пояском с диметром внутренней поверхности больше диаметра головки штанги, расположенным между торцевой поверхностью муфты и коническим участком.
Такое конструктивное выполнение муфты позволяет разгрузить от воздействия внешних нагрузок цилиндрический поясок, при этом он принимает на себя часть растягивающих напряжений от конического участка, снижая напряжения, возникающие в нем до допустимых, что необходимо для повышения надежности и долговечности муфты и узла соединения колонны штанг с такой муфтой.
Выполнение цилиндрического пояска диметром внутренней поверхности больше диаметра головки штанги позволяет исключить контакт внутренней поверхности цилиндрического пояска с наружной поверхности штанги, что необходимо для разгрузки пояска от дополнительных растягивающих напряжений.
Полезная модель поясняется чертежом, на которых изображена предлагаемая муфта.
Муфта для соединения полых штанг содержит участок 1 с цилиндрической резьбой для соединения со штангой и ограничитель осевого перемещения муфты в виде конического участка 2 на внутренней поверхности 3 муфты. Муфта снабжена разгружающим цилиндрическим пояском 4 с диметром d внутренней поверхности 3 больше диаметра головки штанги, расположенным между торцевой поверхностью 5 муфты и коническим участком 2. Длина цилиндрического пояска 4 выбирается такой, чтобы напряжения на его торце на превышали 10% от предела текучести материала муфты (определяется расчетным путем для конкретных типоразмеров). Например, у муфты для соединения полых штанг с диаметром наружной поверхности 38 мм и диаметром внутренней поверхности 28 мм длина цилиндрического пояска 8 мм, диаметр внутренней поверхности 44 мм.
При сборке колонны полых насосных штанг с такой муфтой при скручивании на момент, обеспечивающий герметичность, и при работе такой колонны в искривленных скважинах цилиндрический поясок 4 принимает на себя часть растягивающих напряжений, действующих на конический участок 2, снижая напряжения, возникающие в нем до допустимых, что повышает надежность и долговечность муфты и узла колонны штанг с такой муфтой.
Таким образом использование заявляемой муфты для соединения полых насосных штанг позволяет повысить надежность и долговечность муфты и узла соединения колонны штанг с такой муфтой за счет снятия растягивающих напряжений, действующих на конический участок.