РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ С МНОГОЗАХОДНОЙ РЕЗЬБОЙ ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

Полезная модель относится к трубному производству, а именно к производству труб нефтяного сортамента, например насосно-компрессорных, обсадных, с резьбовыми коническими соединениями трапецеидального профиля, в том числе с резьбовыми соединениями с радиальным и торцевым уплотнительными элементами, предназначенных для добычи нефти и газа, а также для строительства скважин.
Известны конструкции насосно-компрессорных (НКТ) и обсадных труб (ОТ) с конической трапецеидальной резьбой, нарезанной на их концах (наружная) и в соединительных муфтах (внутренняя), а также резьбами с радиальным и торцевым уплотнительными элементами (ГОСТ 633-80 «Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия» п. 2.14.1, п. 2.14.2, черт. 9, черт. 10; ГОСТ 632-80 «Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия» п. 2.14.1, п. 2.14.2, п. 2.15.1, п. 2.15.2, черт. 8, черт. 9, черт. 12; Стандарт технических требований API 5 В, 15-е издание, «Требования к нарезанию, калиброванию и контролю резьбы обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб», рис. 5, рис. 6, таблица №9).
В конструкции данных соединений выполнена однозаходная наружная коническая резьба трапецеидального профиля.
К недостаткам описанного резьбового соединения относятся:
- низкая производительность при сборке труб в колонну.
- низкая износостойкость резьб, особенно у насосно-компрессорных труб, которые в процессе эксплуатации свинчиваются и развинчиваются многократно,
- заедание резьб в начале свинчивания.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности (прототип) является коническое резьбовое соединение насосно-компрессорных труб [патент РФ на полезную модель №125289, F16L 15/00, опубл. 27.02.2013], имеющее на прямом охватываемом элементе и охватывающем элементе соответственно наружную и внутреннюю коническую резьбу треугольного профиля, выполненную многозаходной с ходом резьбы, который определяют из выражения Т=n⋅P мм.
Недостатком полезной модели является возможность применения только для насосно-компрессорных труб с резьбой треугольного профиля. Кроме того, при нарезании многозаходных резьб возникает несколько (по количеству заходов) сбегов, что осложняет оценку (контроль) расположения торца муфты относительно конца сбега резьбы при сборке соединения.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение скорости и улучшение качества сборки, разборки, а также повышения срока службы труб нефтяного сортамента (например, насосно-компрессорных и обсадных) с резьбой трапецеидального профиля, в том числе с радиальными и торцевыми уплотнительными элементами, возможность оценки (контроля) качества свинчивания труб с муфтами в соответствии с требованиями действующей нормативной документации при применении многозаходных резьб.
Техническим результатом является сокращение времени свинчивания-развинчивания труб и увеличение скорости свинчивания, повышение производительности при выполнении спускоподъемных операций на месторождениях, улучшение качества сборки, а также повышение срока службы труб нефтяного сортамента, например насосно-компрессорных и обсадных с резьбой трапецеидального профиля, в том числе с радиальными и торцевыми уплотнительными элементами, возможность оценки (контроля) свинчивания труб с муфтами в соответствии с требованиями действующей нормативной документации при применении многозаходных резьб.
к
Поставленная задача решается за счет того, что в трубном резьбовом соединении с конической многозаходной резьбой, в том числе с радиальным и торцевым уплотнительными элементами, труб нефтяного сортамента, например, насосно-компрессорных и обсадных, содержащем охватывающий элемент (муфту), имеющий внутреннею резьбу и охватываемый элемент (трубу), имеющий на конце соответствующую наружную коническую резьбу, на конце охватываемого элемента (трубы) и в охватывающем элементе (муфте) выполняется коническая многозаходная резьба трапецеидального профиля, а на охватываемом элементе за резьбой на расстоянии L от торца трубы выполняется канавка цилиндрической формы с диаметром по дну канавки D равным минимальному допустимому наружному диаметру D трубы с максимальным допускаемым отклонением плюс 0,3 мм.
Расстояние L до начала канавки выполняется равным:
- для резьб типа ОТТМ - номинальной общей длине резьбы L до конца сбега с допуском плюс 0,5 мм, что обеспечивает осуществление оценки (контроля) качества свинчивания труб с муфтами по совпадению торца муфты с концом сбега резьбы на трубе;
1
- для резьб типа Баттресс - номинальной величине A - расстоянию от торца трубы до основания треугольной метки, обозначающей положение торца муфты при свинчивании труб с муфтами, с допуском минус 0,5 мм, что обеспечивает осуществление оценки (контроля) качества свинчивания труб с муфтами по совпадению торца муфты с основанием треугольной метки;
- для резьб с радиальным и торцевым уплотнительными элементами типа НКМ, ОТТГ - номинальному расстоянию от торца муфты до упорного уступа муфты с допуском плюс 0,5 мм, что обеспечивает осуществление оценки (контроля) сопряжения торца трубы с упорным уступом муфты при свинчивании труб с муфтами.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - резьбовое соединение муфты (охватывающий элемент) с трубой (охватываемый элемент) с многозаходной конической резьбой трапецеидального профиля типа ОТТМ или Баттресс.
Фиг. 2 - резьбовое соединение муфты (охватывающий элемент) с трубой (охватываемый элемент) с многозаходной конической резьбой трапецеидального профиля с радиальным и торцевым уплотнительными элементами типа НКМ, ОТТГ.
Фиг. 3 - вид А с канавкой за резьбой цилиндрической формы.
1
На фиг. 1 труба 1 (охватываемый элемент) в сборе с муфтой 2 (охватывающий элемент), соединены между собой многозаходной конической резьбой трапецеидального профиля 3 типа ОТТМ или Баттресс. В конце резьбы на трубе 1 на расстоянии L выполнена канавка. Для резьб типа ОТТМ величина L равна номинальной общей длине резьбы до конца сбега резьбы. Для резьб типа Баттресс величина L равна номинальной величине A - расстоянию от торца трубы до основания треугольной метки, наносимой на трубу в соответствии с нормативно-технической документацией на трубы с резьбой Батресс. Положение торца муфты относительно начала канавки соответствует свинчиванию трубы с муфтой при машинном свинчивании с номинальным натягом.
На фиг. 2 труба 1 (охватываемый элемент) с муфтой 2 (охватывающий элемент) соединены между собой многозаходной конической резьбой трапецеидального профиля 3, с радиальным 4 и торцевым 5 уплотнительными элементами. В конце резьбы на трубе 1 выполнена канавка на расстоянии L от торца трубы равному номинальному расстоянию от торца муфты до упорного уступа муфты, расположенного внутри муфты. Положение торца муфты относительно начала канавки соответствует свинчиванию трубы с муфтой при машинном свинчивании до соприкосновения уплотнительного торца трубы с упорным уступом муфты.
к
-0,5
к
На фиг. 3 изображен вид А с цилиндрической канавкой 6, выполненной за резьбой, шириной l=9,5 мм и диаметром по дну канавки D равному минимальному допустимому наружному диаметру трубы D с максимальным допускаемым отклонением плюс 0,3 мм.
к
к
-0,5
Проведенные работы по изготовлению и свинчиванию, развинчиванию опытных образцов насосно-компрессорных и обсадных труб с коническими многозаходными резьбами трапецеидального профиля, в том числе с радиальным и торцевым уплотнительными элементами, и канавками за резьбой, выполненными цилиндрической формы с диаметром по дну канавки D равным минимальному допустимому наружному диаметру D трубы с максимальным допускаемым отклонением плюс 0,3 мм, на расстоянии L, номинальной шириной l=9,5 мм показали возможность использования предложенных решений полезной модели при производстве, в частности, насосно-компрессорных и обсадных труб, предназначенных для строительства и эксплуатации скважин с целью добычи нефти и газа.
Применение заявленной полезной модели при производстве труб нефтяного сортамента, например, насосно-компрессорных и обсадных труб с резьбами трапецеидального профиля, в том числе с радиальными и торцевыми уплотнительными элементами, позволяет:
- увеличить скорость сборки, разборки резьбовых соединений, тем самым сократить время свинчивания-развинчивания труб и повысить производительность при выполнении спускоподьемных операций на месторождениях, т.к. скорость свинчивания-развинчивания многозаходных резьб пропорциональна количеству заходов резьбы, например, при двухзаходной резьбе скорость свинчивания-развинчивания резьбовых соединений увеличивается в два раза;
- улучшить качество сборки за счет более благоприятных условий центрирования наружной резьбы труб относительно внутренней резьбы муфт в начале свинчивания («наживления») из-за наличия нескольких заходов и минимизации вероятности перекосов резьбы трапецеидального профиля;
- повысить срок службы резьбовых соединений за счет сокращения кратности нахождения в контакте сопрягаемых поверхностей элементов резьбы и радиальных уплотнительных элементов в процессе свинчивания многозаходных резьб трапецеидального профиля;
- осуществлять сборку резьбовых соединений с многозаходной резьбой трапецеидального профиля:
- типа ОТТМ по совпадению торца муфты с концом сбега резьбы на трубе;
- типа Баттресс по совпадению торца муфты с основанием треугольной метки на трубе;
- с ориентацией (контролем) сопряжения торца трубы с упорным уступом муфты при сборке резьбовых соединений с многозаходной резьбой трапецеидального профиля с радиальным и торцевым уплотнительными элементами типа НКМ, ОТТГ.
Наличие канавки за резьбой позволяет исключить вероятность ошибки при контроле качества сборки резьбовых соединений с многозаходной резьбой трапецеидального профиля за счет того, что ориентиром качества сборки служит не конец сбега резьбы, количество которых у многозаходных резьб равно количеству заходов, и которые могут располагаться на разных расстояниях от торца трубы из-за допускаемых отклонений и овальности наружного диаметра трубы, а по началу канавки, которая выполняется на установленном расстоянии от торца трубы с допуском 0,5 мм.