Трубное соединение с конической резьбой треугольного профиля

Полезная модель относится к трубам нефтяного сортамента, применяемым в нефтяной, газовой промышленности при добыче нефти, газа и выполнении различных технологических операций в скважине, а именно, к резьбовым коническим соединениям треугольного профиля труб нефтяного сортамента, в частности, насосно-компрессорных и обсадных труб (НКТ), предназначенных для добычи нефти и газа, а также для крепления скважин.
Известны конструкции насосно-компрессорных и обсадных труб с конической треугольной резьбой, нарезанной на их концах (наружная) и в соединительных муфтах (внутренняя) [ГОСТ 633-80 «Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия. Резьбовые соединения труб гладких и с высаженными наружу концами», п. 2.13.1, п. 2.13.2, черт. 5 и черт. 6; ГОСТ 632-80 «Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия. Соединения труб с треугольной резьбой», п. 2.13.1, п. 2.13.2, черт. 5 и черт. 6; Стандарт технических требований API 5 В, 14-е изд., август 1996 «Требования к резьбе, калибровке и контролю резьбы обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб», рис. 3, рис. 4, рис. 8, рис. 9, таблицы: №4, №6, №10, №12].
В настоящее время эксплуатационные службы нефтяных и газовых месторождений все больше внимания уделяют ремонту труб. Это связано, прежде всего, с экономическими причинами: покупка новых труб у металлургических заводов, их транспортировка тяжелым бременем ложатся на себестоимость. В то же время, за предыдущие десятилетия скопились немалые запасы старых, но еще годных к эксплуатации труб. Нужно только нарезать новые концы на трубах и изготовить новые муфты.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является трубное соединение с конической удлиненной резьбой треугольного профиля, содержащее охватываемый элемент - трубу с наружной резьбой на обоих концах, и охватываемый элемент - муфту, навинчивающуюся на один конец трубы и имеющую ответные резьбы (патент РФ №2386072, МПК F16L 15/00, опубл. 10.04.2010). Однако, требования к резьбам нефтяного сортамента достаточно высоки, поэтому используется высокоточный твердосплавный фасонный инструмент по материалу с высокими физико-механическими свойствами. Насосно-компрессорные трубы выходят из строя в результате износа резьбовых соединений, промывки соединений, коррозии. Износ резьбовых соединений труб происходит вследствие частого развинчивания и свинчивания при подъеме и спуске насосно-компрессорных колонн, что приводит снижению срока службы труб.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является устранение отмеченных недостатков. Технический результат заключается в увеличении срока службы труб.
Проблема решается, технический результат обеспечивается тем, что в трубном соединении с конической резьбой треугольного профиля, содержащем охватываемый элемент - трубу с наружной резьбой на обоих концах, и охватывающий элемент - муфту, навинчивающуюся на один конец трубы и имеющую ответные резьбы, в качестве трубы использована гладкая труба с диаметром 88,9 мм, причем шаг резьбы выполнен 3,175 мм, при этом свободный заход трубы в муфту составляет 7-8 ниток.
На фиг. 1 изображено резьбовое соединение в сборе муфты с трубой, на фиг. 2 - профиль резьбы трубы, на фиг. 3 - профиль резьбы муфты.
Трубное соединение состоит из трубы 1 и муфты 2. До монтажа колонны труба снабжена монтажной оболочкой 3, а муфта - крышкой 4.
Отличительной особенностью труб НКТ 88,9X7,34-3,175 от труб, требования к которым устанавливаются указанными и более ранними стандартами, например, ГОСТ 633-80, ГОСТ 53365-2009, является использование в муфтовом соединении гладких труб треугольной резьбы с шагом резьбы 3,175. В приведенных стандартах трубы без высадки диаметром 88,9 и муфты к ним имеют муфтовое соединение с шагом резьбы 2,54 мм. Конструктивное изменение по увеличению шага резьбы на гладких трубах повышает эксплуатационные свойства труб за счет увеличения циклов развинчивания и свинчивания муфтовых соединений.
Форма и размеры профиля резьбы предлагаемого соединения соответствуют требованиям ГОСТ 33758-2009 к резьбе труб с диаметром 88,9 мм с шагом 3,175. Параметры профиля резьбы представлены на фиг. 2 и 3, где показана высота исходного профиля (номинальное значение 2,75 мм), высота профиля (номинальное значение 1,81 мм). Конусность резьбы 1:16.
Натяг резьбы на трубе контролируется резьбовым калибром-кольцом. Измерительная плоскость калибра должна быть на расстоянии 3,2±3,2 мм от торца трубы. Натяг резьбы муфты контролируется резьбовым калибром-пробкой. Измерительная плоскость калибра должна быть на расстоянии 6,5±3,2 мм от торца трубы. Для контроля предлагаемой резьбы необходимы специально разработанные и изготовленные калибры.
Для реализации полезной модели применяются стандартные трубы НКТ 88,9×7,34, соответствующие ГОСТ 31446-2017, также применяются стандартные прямые и отогнутые державки с пластинами, резьбовые державки с пластинами НКТ с шагом 3,175 для нарезания резьбы. Специальное оборудование не требуется.
Резьба с шагом 3,175 сконструирована таким образом, что свободный заход ниппеля в муфту составляет 7-8 ниток для труб НКТ 89 мм. Это уменьшает вероятность перекоса резьбы, и, соответственно, повышает качество момента свинчивания. Стендовые испытания показали повышение на 20% осевой нагрузки на «страгивание» резьбовых соединений по сравнению с шагом 2,54. Все вышеназванные параметры позволяют увеличить количество циклов свинчивания - развинчивания более, чем на 30% без нарезки резьбы, и, следовательно, уменьшает количество ремонтов труб НКТ.