EA004560B1 - Трубное резьбовое соединение, подвергаемое диаметральному расширению - Google Patents

Abstract

Резьбовое соединение, подвергаемое диаметральному расширению, содержащее кромку (5), выполненную на конце охватываемого элемента (1), и гнездо, выполненное на охватывающем элементе (2), для того, чтобы обеспечить герметичность и максимально возможное внутреннее проходное сечение резьбового соединения после того, как оно будет подвергнуто диаметральному расширению, превышающему 10%, причем поверхность свободного охватываемого конца (9) удерживается перед расширением в поверхности кругового уступа (10) охватывающего гнезда, благодаря дополняющей друг друга форме этих поверхностей, выполненных в виде фальца, и наружная периферийная поверхность (7) охватываемой кромки (5) расположена с небольшим зазором по отношению к внутренней периферийной поверхности (8) охватывающего гнезда (6). Такое трубное резьбовое соединение особенно полезно использовать для формирования колонн труб, применяемых в скважинах, предназначенных для добычи углеводородов.

Description

Настоящее изобретение касается трубного резьбового соединения, подвергаемого пластической деформации путем его диаметрального расширения, и резьбового соединения, полученного после такого расширения.

Известны трубные резьбовые соединения, обеспечиваемые между двумя трубами большой длины или между одной трубой большой длины и трубной муфтой, и используемые, в частности, для формирования колонн обсадных труб или колонн эксплуатационных труб, применяемых в скважинах, предназначенных для добычи углеводородов, или в аналогичных скважинах, таких, например, как геотермические скважины.

Традиционным образом такие скважины бурят с использованием буровых инструментов различных диаметров, причем верхнюю часть скважины проходят при помощи бурового инструмента относительно большого диаметра, имеющего величину, например, порядка 500 мм, тогда как бурение завершающей донной части скважины осуществляют при помощи бурового инструмента меньшего диаметра, составляющего, например, порядка 150 мм. Поэтому крепление скважины осуществляется при помощи нескольких концентрических колонн обсадных труб, каждая из которых подвешена на поверхности земли, причем трубы наибольшего диаметра проходят от поверхности до глубины в несколько сотен метров, а трубы меньшего диаметра проходят от поверхности и до самого дна скважины. Пространство между обсадными трубами и пробуренным грунтом обычно цементируется.

Когда скважина полностью пробурена и закреплена обсадными трубами, внутрь колонны обсадных труб наименьшего диаметра опускают колонну эксплуатационных труб для того, чтобы, в частности, обеспечить подъем углеводородов на поверхность.

Таким образом, необходимо использовать большое число труб различных размеров и с возможно более тонкими стенками для того, чтобы не требовались слишком большие диаметры обсадных труб вблизи поверхности.

Принимая во внимание требуемые механические характеристики, обсадные трубы и эксплуатационные трубы обычно изготавливаются из термически обработанной стали и стыкуются друг с другом при помощи резьбовых соединений, причем толщина этих резьбовых соединений обычно превышает толщину основной части трубы и имеет определенное различие в диаметрах между концентрическими колоннами труб.

Так, спецификация ΑΡΙ 5 СТ Американского Института Нефти (Атепсап Рс1го1сиш 1п81йи1е) определяет трубные резьбовые соединения между двумя трубами большой длины (ш1едга1-.)ош1 шЬищ. ех1тете-1те саыпд) и муфтовые резьбовые сборки, содержащие два резьбовых соединения, позволяющие соединить между собой две трубы большой длины при помощи трубной муфты.

Многочисленные патентные документы раскрывают различные усовершенствования этих резьбовых соединений и сборок: например, в патентах ТК 1489013, ЕР 0488912, И8 4494777 описаны так называемые трубные резьбовые соединения высшего качества или трубные соединения типа ртетшт, отличающиеся особенно высокой герметичностью благодаря опорным поверхностям герметизации в контакте металла с металлом и упорам между охватываемыми и охватывающими резьбовыми элементами.

Относительно недавно были разработаны новые способы использования колонн труб в скважинах добычи углеводородов, состоящие в раздутии или расширении на величину от 10 до 20% диаметра труб колонны при помощи оправки в виде тела вращения, которая с натягом пропускается внутри колонны труб: см., например, патенты или патентные заявки XV О 93/25799, νθ 98/00626, νθ 99/06670, νθ 99/35368, νθ 00/61915, СВ 2344606, СВ 2348657.

Такое расширение может обеспечить, например, установку колонны обсадных труб без необходимости последующей цементации пространства между наружной периферийной поверхностью труб и поверхностью скважины, пробуренной в грунте, или опуская колонну малых габаритных размеров по отношению к скважине.

Такое расширение может также обеспечить возможность закупоривания отверстий в обсадной трубе или в эксплуатационной трубе, образовавшихся в результате коррозии, или трения колонн бурильных труб, или опускания в скважину труб небольшого диаметра, которые затем будут расширены до необходимого диаметра уже после их установки на место.

Однако, такая технология расширения в основном обеспечивает возможность бурения скважин одинакового диаметра на всем их протяжении, крепление которых обсадными трубами выполняется при помощи колонны труб одного и того же диаметра, причем эти обсадные трубы опускаются в скважину в еще не расширенном состоянии, а затем расширяются по месту до фактического диаметра данной скважины.

При этом имеется возможность существенно уменьшить количество труб, необходимых для оборудования скважины, исключая при этом использование труб наибольшего диаметра с наиболее толстыми стенками, что позволяет снизить стоимость скважины. Может быть даже рассмотрен вариант бурения скважины непосредственно с колонной обсадных труб, которая в данном случае будет выполнять функцию бурильных труб.

Однако, трубные резьбовые соединения, соответствующие существующему уровню тех ники в данной области, например, резьбовые соединения, выполненные в соответствии с патентом и8 4494777, не обеспечивают возможности таких применений.

После осуществления расширения на таких резьбовых соединениях наблюдается:

отсутствие герметичности, что не обеспечивает, в частности, выполнения такого расширения путем гидравлического проталкивания оправки в виде тела вращения в колонне труб;

стрела прогиба охватываемого конца в направлении внутрь данного резьбового соединения, которая существенно уменьшает внутренний эксплуатационный диаметр колонны труб, создавая внутренний выступ в пространстве, определяемом внутренним эксплуатационным диаметром;

возможный разрыв кромки в результате превышения способности к пластической деформации в некоторых зонах, особенно нагруженных вследствие изменений толщины вдоль охватываемых и охватывающих резьбовых элементов по отношению к толщине стенок тела данной трубы.

Именно поэтому упомянутые выше патентные документы, относящиеся к различным технологиям расширения, описывают только сварные соединения (бухты предварительно соединенных встык при помощи сварки труб разматываются с поверхности) или соединения при помощи трения (ьНрь), тогда как резьбовые трубные соединения известны своими хорошими эксплуатационными характеристиками, сочетающими в себе высокую механическую прочность, герметичность в любых эксплуатационных условиях и возможность многоразового монтажа и демонтажа таких соединений.

Однако, следует отметить, что из патентных документов И8 5924745 и АО 98/42947 известны резьбовые соединения, предназначенные для стыковки труб типа Е8Т (ехраикаЫе 51о11сб 1иЫи§8), снабженные продольными щелями, обеспечивающими возможность диаметрального расширения труб в донной части углеводородных скважин путем пропускания оправки расширения через эти трубы. Такие резьбовые соединения не обеспечивают каких-либо характеристик герметизации, поскольку эти трубы по определению снабжены сквозными щелями в их стенках и обеспечивают возможность для внешней по отношению к этим трубам текучей среды (углеводороды, содержащиеся в данном месторождении) входить в трубу для того, чтобы через нее быть поднятыми на поверхность.

Таким образом, была сделана попытка создать трубное резьбовое соединение, которое было бы способно успешно противостоять операции расширения в скважине и которое оставалось бы при этом герметичным по отношению к жидкостям и даже, если это возможно, по отношению к газам, после выполнения операции расширения колонны труб.

Также были проведены поиски создания достаточно простой и по возможности экономичной в производстве конструкции таких резьбовых соединений.

Кроме того, были предприняты усилия для того, чтобы такое резьбовое трубное соединение обладало удовлетворительными металлургическими характеристиками в эксплуатации, то есть после расширения, и, в частности, для того, чтобы данное резьбовое соединение обладало в этом состоянии достаточным пределом упругости и было лишено излишней хрупкости, а также для того, чтобы это резьбовое соединение имело удовлетворительные характеристики относительно образования трещин под действием механических напряжений типа Н28.

Трубное резьбовое соединение в соответствии с настоящим изобретением, которое может быть подвергнуто диаметральному расширению, содержит охватываемый резьбовой элемент, содержащий наружную охватываемую резьбу на конце первой трубы, и охватывающий резьбовой элемент, содержащий внутреннюю охватывающую резьбу на конце второй трубы.

Охватываемый резьбовой элемент содержит, за пределами его резьбовой части, если смотреть в направлении свободного конца этого элемента, не содержащую резьбы охватываемую кромку, которая имеет наружную периферийную поверхность и заканчивается охватываемой концевой поверхностью кольцевой формы и частично поперечного расположения.

Охватывающий резьбовой элемент содержит охватывающую резьбу, сопряженную с охватываемой резьбой, и не содержащее резьбы охватывающее гнездо для охватываемой кромки. Это гнездо содержит внутреннюю периферийную поверхность и поверхность охватывающего кругового уступа, имеющую кольцевую форму, частично поперечное расположение и связанную с внутренней периферийной поверхностью второй трубы.

Охватываемая резьба завинчивается в охватывающую резьбу вплоть до положения, в котором охватываемая концевая поверхность одного резьбового элемента входит в контакт с поверхностью охватывающего кольцевого уступа другого резьбового элемента.

В соответствии с особенностью настоящего изобретения, данное трубное резьбовое соединение способно оставаться герметичным и иметь максимальное внутреннее проходное сечение после того, как это резьбовое соединение будет подвергнуто диаметральному расширению в области пластических деформаций, охватываемая концевая поверхность и поверхность охватывающего кругового уступа имеют дополняющие друг друга геометрические формы, обеспечивающие перед расширением удерживание охватываемой концевой поверхности в охватывающем круговом уступе.

Кроме того, наружная периферийная поверхность охватываемой кромки расположена с небольшим зазором относительно внутренней периферийной поверхности охватывающего гнезда.

Удерживание охватываемой концевой поверхности в охватывающем круговом уступе приводит к возникновению изгибающего момента, воздействующего на свободный конец охватываемой кромки в том случае, когда зона полной толщины второй трубы, расположенной за охватывающим круговым уступом, наклонена в процессе расширения по отношению к оси данного соединения.

Такое удерживание обеспечивает образование на резьбовом соединении в состоянии диаметрального расширения кольцевую зону герметизации при помощи контактного давления металла с металлом между частью наружной периферийной поверхности охватываемой кромки и соответствующей частью внутренней периферийной поверхности охватывающего гнезда.

Это удерживание также препятствует любой тенденции свободного конца погружаться во внутреннюю полость колонны труб в процессе расширения и выступать внутрь в этой полости в случае отсутствия такого удерживания.

Такой процесс расширения будет подробно объяснен в последующем подробном описании настоящего изобретения.

Под небольшим зазором между наружной периферийной поверхностью охватываемой кромки и внутренней периферийной поверхностью охватывающего гнезда в данном случае следует понимать зазоры, измеренные в направлении, перпендикулярном к этим поверхностям, причем величина этих зазоров не превышает 0,3 мм.

Отсутствие заметного радиального взаимодействия между наружной периферийной поверхностью охватываемой кромки и внутренней периферийной поверхностью охватывающего гнезда, связанное с зазором, приводит к тому, что эти периферийные поверхности не выполняют функцию опорных поверхностей герметизации в резьбовом соединении, не подвергавшемся расширению. Действительно, было установлено, что радиальное взаимодействие этих поверхностей перед расширением данного резьбового соединения по существу не является необходимым для получения герметичного соединения после расширения.

При этом было установлено, что слишком большое свободное пространство между этими поверхностями не позволяет выполнить их взаимное скрепление после расширения, которое необходимо для получения герметичного резьбового соединения.

Из существующего уровня техники в данной области известен патентный документ ИЗ 4611838, в котором описано резьбовое соедине ние, имеющее охватываемую кромку, соответствующую охватывающему гнезду, и представляющее кольцевую охватываемую концевую поверхность, содержащую кольцевой зуб, и кольцевую охватывающую поверхность кругового уступа, содержащую кольцевую канавку, упирающиеся друг в друга, причем охватываемая кромка имеет наружную тороидальную периферийную поверхность, а охватывающее гнездо имеет внутреннюю коническую периферийную поверхность.

Эти периферийные поверхности взаимодействуют между собой в радиальном направлении на конечном этапе свинчивания данного резьбового соединения для того, чтобы образовать опорные поверхности герметизации, причем в патентном документе ИЗ 4611838 описана максимально возможная интенсивность радиального взаимодействия наружной тороидальной периферийной поверхности охватываемой кромки с внутренней конической периферийной поверхностью охватывающего гнезда на заключительном этапе свинчивания этого резьбового соединения (и вследствие этого максимальной герметичности данного соединения), благодаря геометрической форме этих периферийных поверхностей и эффекту опоры нижней поверхности канавки для нижней поверхности зуба.

Однако, охватываемая концевая поверхность в соответствии с этим патентным документом не полностью удерживается в охватывающем круговом уступе данного резьбового соединения и не позволяет, таким образом, передавать изгибающий момент сил на свободный конец охватываемой кромки вследствие наличия свободного пространства между верхней стенкой язычка этой охватываемой кромки и верхней стенкой канавки в ее донной части.

В этом патентном документе не содержится информации о действии на опорные поверхности герметизации диаметрального расширения с пластической деформацией, и информации о том, что данное резьбовое соединение может быть подвергнуто такому расширению. Таким образом, герметичность резьбового соединения в соответствии с этим патентным документом ИЗ 4611838 не может быть обеспечена после такого расширения.

В патентном документе ИЗ 3870351 описана конфигурация охватываемой кромки и охватываемого конца, а также охватывающего гнезда, близкая к конфигурации в соответствии с патентным документом ИЗ 4611838, причем поверхность охватываемого свободного конца является искривленной и выпуклой и расположена против поверхности охватывающего гнезда, которая выполнена искривленной и вогнутой, таким образом, чтобы выполнить два комплекта опорных поверхностей герметизации в контакте металла с металлом, причем один из этих комплектов расположен на уровне искривленных поверхностей, а другой комплект распо

Ί ложен на наружной периферийной поверхности охватываемой кромки и на внутренней периферийной поверхности охватывающего гнезда. Такая конфигурация позволяет повысить радиальное взаимодействие между периферийными опорными поверхностями герметизации.

В заявке на патент ЖО 99/08034 описано резьбовое соединение с витками квадратного поперечного сечения, имеющее охватываемую кромку, выполненную в соответствии с охватывающим гнездом и представляющую кольцевые поверхности охватываемого конца и охватывающего кругового уступа в форме фальцев в упоре, вложенных один в другой. Наружная периферийная поверхность охватываемой кромки и внутренняя периферийная поверхность охватывающего гнезда представляют цилиндрические части, которые взаимодействуют друг с другом в радиальном направлении для того, чтобы образовать комплект периферийных опорных поверхностей герметизации на конечном этапе свинчивания, когда охватываемый и охватывающий фальцы входят один в другой.

И наконец, в патентном документе И8 6047997 описана конструкция колонны бурильных труб для подземного канала, к которой не предъявляются специальные требования относительно герметичности. Охватываемая концевая поверхность в соответствии с этим патентным документом удерживается в охватывающем круговом уступе, но на приведенных в этом документе чертежах показано значительное свободное пространство между наружной периферийной поверхностью охватываемой кромки и внутренней периферийной поверхностью охватывающего гнезда.

Ни один из упомянутых выше четырех патентных документов не описывает конструкции, идентичной той конструкции, которая заявлена в настоящем изобретении. Кроме того, ни в одном из этих документов не описано диаметрального расширения резьбовых соединений, а также возможность получения герметичных резьбовых соединений после такого расширения.

Предпочтительно, поверхность охватываемого конца имеет для своего удерживания в охватывающем круговом уступе форму фальца, образованного поперечной поверхностью со стороны, направленной внутрь резьбового соединения, и кольцевым гребнем с противоположной стороны фальца, выступающим вперед в осевом направлении. Поверхность охватывающего кругового уступа имеет для взаимодействия с поверхностью охватываемого конца форму фальца, образованного поперечной поверхностью со стороны, направленной внутрь резьбового соединения, и кольцевую канавку с противоположной стороны, причем поперечная поверхность охватываемого фальца взаимодействует с поперечной поверхностью охватывающего фальца и кольцевой гребень взаимодейст вует с кольцевой канавкой.

Предпочтительно, чтобы кольцевые стенки канавки были выполнены с возможностью стягивания и удерживания кольцевых стенок гребня.

Предпочтительно, чтобы в соединенном положении поперечные поверхности фальцев с их внутренней стороны упирались друг в друга. Альтернативным образом они могут быть просто почти касаться друг друга.

Также предпочтительно, чтобы радиальная толщина гребня охватываемого фальца была по существу равна радиальной толщине поперечной поверхности того же фальца.

Также предпочтительно, чтобы измеренная в осевом направлении высота гребня охватываемого фальца была по существу равна его радиальной толщине.

Также предпочтительно, чтобы наружная периферийная поверхность охватываемой кромки и внутренняя периферийная поверхность охватывающего гнезда представляли собой цилиндрические поверхности: таким образом, механическая обработка не взаимодействующих друг с другом поверхностей будет предельно облегчена и будет стоить недорого.

Также предпочтительно, чтобы толщина охватываемой кромки имела величину в диапазоне от 1/3 до 2/3 толщины стенки первой трубы.

Это расхождение толщины охватываемой кромки позволяет обеспечить критическое сечение в основании резьбы, достаточное для получения необходимой прочности резьбового соединения при осевом растяжении.

Также предпочтительно, чтобы отношение между длиной и толщиной охватываемой кромки имело величину в диапазоне от 1 до 4, причем длина охватываемой кромки будет измеряться вплоть до вертикали, проходящей через поперечную поверхность охватываемого фальца.

Минимальная величина этого отношения допускает пластическую деформацию охватываемой кромки и охватывающего гнезда в процессе расширения. Такие пластические деформации приводят к возникновению прижатых друг к другу поверхностей с высоким контактным давлением и, следовательно, к герметичности резьбового соединения после расширения.

Максимальная величина этого отношения позволяет исключить неконтролируемый продольный изгиб охватываемой кромки, то есть продольный изгиб, который выражается в выпячивании этой охватываемой кромки во внутреннюю полость колонны труб.

Также предпочтительно, чтобы охватываемый резьбовой элемент имел канавку на конце резьбы, расположенную между резьбой и охватываемой кромкой. Эта канавка облегчает пластическую деформацию охватываемой кромки в процессе расширения данного резьбо вого соединения.

Предпочтительно, чтобы эта канавка имела глубину, по существу равную высоте витка охватываемой резьбы таким образом, чтобы донная часть витков охватываемой резьбы завершалась в донной части канавки.

Также предпочтительно, чтобы эта канавка имела длину, которая от 2 до 8 раз превышает ее глубину. Величина этого отношения длины к глубине на уровне менее 2 не позволяет этой канавке облегчить пластическую деформацию охватываемой кромки. Величина этого отношения длины к глубине на уровне, превышающем 8, приводит к существенной опасности продольного изгиба материала в направлении внутрь колонны труб в процессе расширения.

Предлагаемое изобретение может быть применено как к резьбовым соединениям, снабженным коническими резьбами, так и к резьбовым соединениям с цилиндрическими резьбами, простыми и/или многоступенчатыми.

Также предпочтительно, чтобы первая труба и вторая труба имели один и тот же внутренний диаметр как на уровне резьбовых элементов, так и на уровне корпусов этих труб, что будет облегчать операцию расширения.

Также предпочтительно, чтобы первая труба и вторая труба имели одинаковые наружные диаметры.

Предпочтительно, чтобы данное резьбовое соединение представляло собой резьбовое соединения интегрального типа, то есть такое резьбовое соединение, в котором каждая труба будет представлять собой трубу большой длины, содержащую охватываемый резьбовой элемент на одном своем конце и охватывающий резьбовой элемент на другом конце, причем охватываемый резьбовой элемент одной трубы завинчивается в охватывающий резьбовой элемент другой трубы, и так далее, для формирования колонны.

Таким образом, задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать герметичное резьбовое соединение, полученное в результате диаметрального расширения в области пластических деформаций описанного выше резьбового соединения.

Предпочтительно, чтобы осуществляемое диаметральное расширение превышало 10%.

Задача предлагаемого изобретения также состоит в том, чтобы создать описанные выше резьбовые соединения в расширенном или в не расширенном состоянии, резьбовые элементы которых изготовлены из стали, содержащей элементы, легко соединяющиеся с азотом и делающие сталь практически нечувствительной к старению в результате наклепа. Кроме того, эта сталь подвергается термической обработке для того, чтобы в максимально возможной степени повысить ее характеристики распределенного удлинения. Это обеспечивает удовлетворительные эксплуатационные характеристики исполь зуемого материала.

Задача предлагаемого изобретения также состоит в том, чтобы создать способ выполнения герметичного трубного резьбового соединения.

В соответствии с этим способом трубное резьбовое соединение, называемое исходным трубным резьбовым соединением, для которого не требуются какие-либо характеристики герметизации, подвергают диаметральному расширению в области пластических деформаций при помощи оправки расширения в виде тела вращения, диаметр которой превышает внутренний диаметр труб исходного резьбового соединения, причем оправку расширения в виде тела вращения перемещают в осевом направлении через исходное резьбовое соединение внутри него. Размеры охватываемой кромки и охватывающего гнезда выбирают таким образом, чтобы охватываемая кромка и охватывающее гнездо в процессе прохождения оправки расширения сначала вместе подвергают пластической деформации изгиба, а затем одно, только охватывающее гнездо подвергают пластической деформации выпрямления в обратном направлении, для обеспечения стягивания охватываемой кромки охватывающим гнездом.

Предпочтительно, чтобы изгиб охватываемой кромки ограничивался наличием канавки на конце этой охватываемой кромки со стороны охватываемой резьбы.

Также предпочтительно, чтобы используемое трубное резьбовое соединение представляло собой резьбовое соединение интегрального типа и оправка расширения перемещалась от охватываемого резьбового элемента в направлении охватывающего резьбового элемента.

Приведенные в приложении фигуры иллюстрируют, не ограничительным образом, возможные способы реализации предлагаемого изобретения, на которых на фиг. 1 изображен схематический вид резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением перед его диаметральным расширением;

на фиг. 2 - схематический вид охватываемого элемента резьбового соединения, показанного на фиг. 1;

на фиг. 3 - схематический вид охватывающего элемента резьбового соединения, показанного на фиг. 1;

на фиг. 4-7 - схематические виды резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением на различных этапах осуществления процесса расширения;

на фиг. 4 изображен схематический вид фазы расширения резьбового соединения;

на фиг. 5 - схематический вид фазы изгиба резьбового соединения;

на фиг. 6 - схематический вид фазы выпрямления резьбового соединения;

на фиг. 7 - схематический вид конечного состояния резьбового соединения, подвергнутого операции диаметрального расширения;

на фиг. 8 - схематический вид детали, показанной на фиг. 2, взятой на уровне охватываемого свободного конца;

на фиг. 9 - схематический вид детали, показанной на фиг. 3, взятой на уровне охватывающего гнезда;

на фиг. 10 - схематический вид детали, показанной на фиг. 1.

На фиг. 1 схематически изображено резьбовое соединение в соответствии с настоящим изобретением, содержащее охватываемый резьбовой элемент 1, расположенный на конце первой трубы 11, причем этот охватываемый резьбовой элемент завинчивается до упора в охватывающий резьбовой элемент 2, расположенный на конце второй трубы 12. Внутренний диаметр охватываемого резьбового элемента равен внутреннему диаметру Ό1 первой и второй труб 11, 12. Кроме того, наружный диаметр охватывающего резьбового элемента равен наружному диаметру ΌΕ труб 11, 12, однако он может быть и другим.

Резьбовое соединение изображено на фиг. 1 в положении, когда резьбовые элементы просто свинчены между собой до упора перед выполнением операции диаметрального расширения.

Вторая труба 12 в этом варианте реализации представляет собой трубу большой длины, но она также может представлять собой (этот вариант реализации не показан на приведенных в приложении фигурах) трубную муфту, снабженную охватывающим резьбовым элементом 2 и вторым охватывающим резьбовым элементом, симметричным резьбовому элементу 2, в который завинчивается охватываемый резьбовой элемент, расположенный на конце другой трубы большой длины.

Охватываемый резьбовой элемент 1 отдельно схематически изображен на фиг. 2.

Этот охватываемый резьбовой элемент содержит охватываемую резьбу 3, которая является конической и образована витками трапециевидного профиля, и продолжается в направлении своего свободного конца не содержащей резьбу частью, образованной канавкой 21 и кромкой 5, а затем заканчивается кольцевой поверхностью охватываемого конца 9.

Канавка 21 имеет в поперечном сечении Иобразную форму небольшой глубины.

Эта канавка начинается сразу после резьбового участка и ее глубина 1щ равна высоте профиля витков резьбы 3. Таким образом, донная часть этой канавки проходит к основанию первого витка резьбы.

Ширина этой канавки 1д по существу в 4 раза превышает ее глубину 1щ

Охватываемая кромка 5 включает:

а) наружную периферийную поверхность

7, которая имеет цилиндрическую форму,

Ь) внутреннюю периферийную поверхность 19, которая соответствует в концевой зоне внутренней периферийной цилиндрической поверхности первой трубы 11.

Таким образом, охватываемая кромка 5 имеет постоянную толщину е1, которая по существу равна половине толщины е1 стенки трубы

11. Эта охватываемая кромка 5 имеет длину 1₁, измеренную от конца канавки до вертикали, проходящей через поверхность 15 (которая будет описана ниже), которая по существу в 3 раза превышает толщину е1 охватываемой кромки.

Охватываемая концевая поверхность 9 образует фальц, изображенный на фиг. 8. Этот фальц образован охватываемой поперечной кольцевой поверхностью 15 и кольцевым гребнем 13, выступающим вперед в осевом направлении. Охватываемая поперечная поверхность 15 расположена со стороны фальца, направленной внутрь данного резьбового соединения.

Стенки 17, 25 гребня 13 не являются строго параллельными друг другу, но слегка сходятся в направлении свободного конца этого гребня. Эти стенки представляют собой, таким образом, слегка конические поверхности, коаксиальные с осью данного резьбового соединения, причем половина угла при вершине этого конуса имеет величину в диапазоне от 1 до 2°.

Радиальная толщина (еб) гребня 13 является по существу идентичной радиальной толщине поперечной поверхности 15, тогда как высота этого гребня (1б) (или осевая проекция этой высоты) по существу равна радиальной толщине (еб) того же гребня.

Охватывающий резьбовой элемент 2 отдельно схематически изображен на фиг. 3.

Этот охватывающий резьбовой элемент содержит охватывающую резьбу 4, которая посредством витков трапециевидного профиля сопрягается с охватываемой резьбой 3, и не содержащую резьбу часть 6, расположенную со стороны, противоположной свободному концу охватывающего резьбового элемента по отношению к охватывающей резьбе 4. Эта не содержащая резьбу часть 6 образует гнездо, предназначенное для того, чтобы соответствовать и взаимодействовать с кромкой 5 охватываемого резьбового элемента 1.

Охватывающее гнездо 6 включает внутреннюю периферийную поверхность гнезда 8, которая имеет цилиндрическую форму и связана, с одной стороны, с охватывающей резьбой 4, а с другой стороны, через охватывающий круговой уступ 10, с внутренней периферийной цилиндрической поверхностью 20 второй трубы

12.

Диаметр периферийной поверхности гнезда 8 незначительно превышает диаметр наружной периферийной поверхности 7 охватываемой кромки 5 таким образом, чтобы эти поверхности и 8 имели возможность скользить друг относительно друга с небольшим зазором между ними в процессе завинчивания охватываемого резьбового элемента в охватывающий резьбовой элемент, например, с зазором, составляющим 0,2 мм.

Охватывающий круговой уступ (см. фиг. 9) представляет кольцевую поверхность 10 кругового уступа, которая расположена по существу соответствующим образом и имеет форму, по существу соответствующую форме охватываемого конца 9. Эта поверхность 10 образует фальц, определяемый поперечной охватывающей кольцевой поверхностью 16 и кольцевой канавкой 14.

Охватывающая поперечная поверхность 16 расположена со стороны фальца, направленной внутрь данного резьбового соединения.

Канавка 14 имеет глубину (Рг) в осевом направлении, незначительно превышающую высоту гребня 13 таким образом, чтобы в собранном положении данного резьбового соединения поперечные кольцевые охватываемая и охватывающая поверхности 15, 16 упирались друг в друга, тогда как конец гребня 13 при этом не упирался в дно канавки 14 (см. фиг. 10).

Стенки 18, 26 канавки 14 не являются строго параллельными друг другу, но слегка сходятся в направлении донной части этой канавки. Таким образом, эти стенки представляют собой слегка конические поверхности, коаксиальные с осью данного резьбового соединения, причем половина угла при вершине этого конуса имеет величину в диапазоне от 1 до 2 градусов, как и половина угла при вершине конусных стенок 17, 25 гребня 13.

Радиальная ширина (1г) канавки не является, таким образом, строго постоянной по всей глубине этой канавки. Она выполнена таким образом, чтобы периферийные стенки гребня 13 входили в контакт с соответствующими стенками канавки 14 немного раньше достижения положения окончательной сборки.

Это позволяет одновременно обеспечить небольшой требуемый зазор между цилиндрическими периферийными поверхностями кромки 7 и гнезда 8 и стягивание гребня 13 при помощи канавки 14. Это стягивание и вхождение в упор поперечных поверхностей 15, 16 обеспечивает предпочтительный способ обеспечения закрепления поверхности охватываемого конца 9 в поверхности охватывающего кругового уступа 10.

На фиг. 4-7 показаны явления деформации, которые происходят в том случае, когда при помощи оправки выполняют диаметральное расширение примерно на 15% на трубах, состыкованных друг с другом при помощи резьбовых соединений, которые были описаны в предшествующем изложении и которые позволяют в конечном счете получить расширенное герметичное резьбовое соединение.

Такая деформация, осуществленная на металлических материалах, приводит к пластиче ским деформациям металла.

Таким образом обеспечивают переход, например, от наружного диаметра в 139,7 мм (5 1/2) на второй трубе 12 перед расширением и, следовательно, в еще не деформированной части, до наружного диаметра 157,5 мм (6,2) на первой уже расширенной трубе 11 (точно над или позади выходного конуса 33 оправки). Вследствие этого необходимо использовать для изготовления труб металл, который допускает такие пластические деформации.

Возникающие посредством такого расширения пластические деформации повышают предел упругости изделий: так, труба, обладавшая в своем исходном состоянии пределом упругости 310 Мпа (или 45 Κ8Ι), после деформации будет иметь предел упругости, повышенный до уровня в 380 МПа (55 Κ8Ι).

Диаметральное расширение осуществляется известным образом при помощи оправки 30 в форме тела вращения (см. фиг. 4) соответствующего максимального диаметра, которую заставляют проходить через трубы, либо протягивая ее при помощи колонны бурильных труб, либо проталкивая ее, например, при помощи создания гидравлического давления.

Эта оправка расширения имеет, например, биконическую форму, образованную входным конусом 31, на котором осуществляется расширение, средней цилиндрической частью 32 и выходной конической частью 33. Все поверхности частей оправки расширения соединены между собой при помощи криволинейных поверхностей соответствующих радиусов соединения.

В патентной заявке XV0 93/25800 указаны, в частности, углы входных конусов, специально приспособленных для диаметрального расширения так называемых труб Е8Т, предназначенных для эксплуатации углеводородных скважин.

Поскольку трубы 11 и 12 имеют постоянное поперечное сечение, концы этих труб не будут создавать специфических проблем в процессе прохождения оправки расширения, если только способность к деформации металла, из которого эти трубы изготовлены, окажется достаточной.

Проблемы, подлежащие решению, возникают вследствие того, что резьбовые элементы, выполненные на концах этих труб, имеют толщину, меньшую, чем толщина стенок собственно тела трубы, и эти резьбовые элементы стремятся деформироваться различным образом между соответствующими охватываемыми и охватывающими частями этих резьбовых элементов.

Эти различные деформации, если они находятся под надежным контролем в результате использования резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением, позволяют получить герметичное резьбовое соединение после диаметрального расширения, не имеющее неприемлемого локального рельефа на внутрен15 ней части периферийной внутренней поверхности труб.

Процесс диаметрального расширения резьбового соединения может быть разложен на 4 фазы, которые схематически изображены на фиг. 4-7.

При этом, хотя технологическая операция расширения может быть осуществлена в противоположном направлении и также приведет к получению адекватных результатов, в рассматриваемом здесь случае представлен предпочтительный способ деформации, в соответствии с которым оправка расширения перемещается в направлении от охватываемого резьбового элемента 1 первой трубы 11 к охватывающему резьбовому элементу 2 второй трубы 12.

a) Фаза расширения на конусе оправки

На фиг. 4 схематически изображено резьбовое соединение в процессе выполнения этой фазы.

Расширение выполняется при помощи входного конуса 31 оправки 30, и на фиг. 4 показаны охватываемая резьба 3 и охватывающая резьба 4 в процессе диаметрального расширения.

Как можно видеть на этой фиг. 4, входной конус 31 оправки 30 начинает деформацию охватываемой кромки и соответствующей зоны охватывающего гнезда, сгибая их для того, чтобы обеспечить их наклон по отношению к оси данного резьбового соединения.

В процессе осуществления этой фазы расширения усилия реакции на прохождение оправки 30 постепенно передаются от первой трубы 11 к второй трубе 12.

Вследствие воздействия этих усилий реакции охватываемая кромка 5 подвергается сжатию в осевом направлении в процессе осуществления этой фазы расширения при помощи кольцевой поверхности охватывающего гнезда

10.

Окончание этой фазы расширения соответствует подходу свободного конца охватываемого элемента к концу входного конуса 31 оправки расширения.

b) Фаза изгибания

В процессе осуществления этой фазы охватываемая кромка расположена на уровне центральной части 32 оправки (см. фиг. 5).

ί) охватываемая кромка

Охватываемая кромка 5 подвергается на каждом из двух своих концов воздействию изгибающих моментов, ориентированных в противоположных направлениях.

Действительно, охватываемая концевая поверхность 9 удерживается в охватывающем круговом уступе 10 вследствие наличия фальцев с упорами 15, 16 и системы стягивания гребень 13 - канавка 14.

Удерживание фальцев один в другом заставляет свободную концевую зону охватываемой кромки 5 следовать наклону зоны 22 пол ной толщины охватывающего элемента, расположенной за круговым уступом, то есть зоны 22, которая еще находится в процессе расширения на входном конусе 31 оправки расширения и создает, таким образом, изгибающий момент на этом уровне.

Другой конец охватываемой кромки, расположенный со стороны охватываемой резьбы 3, больше не поддерживается и наоборот, накладывает на эту кромку изгибающий момент, который является противоположным по отношению к изгибающему моменту на свободном конце этой кромки.

Наличие изгибающих моментов противоположного знака на двух концах охватываемой кромки влечет за собой искривление охватываемой кромки 5 в форме банана, как это схематически показано на фиг. 5, причем наружная периферийная поверхность 1 кромки 5 принимает искривленную выпуклую форму.

Состояние осевого сжатия охватываемой кромки 5 на конечном участке фазы расширения облегчает ее искривление под действием изгиба.

Канавка 21, расположенная между охватываемой кромкой 5 и охватываемой резьбой 3, выполняет функцию пластического шарнира, который усиливает искривление охватываемой кромки, ограничивая ширину, на которой это искривление может осуществляться.

Однако, в этом случае необходимо следить за тем, чтобы напряжения осевого сжатия на уровне охватываемой кромки не приводили к продольному изгибу металла 23 под канавкой, что может выражаться в выпячивании металла под канавкой по отношению к внутренней периферийной поверхности 19.

ίί) охватывающее гнездо

То же самое явление изгибания происходит и на охватывающем гнезде.

Зона 22 полной толщины, относительно жесткая по отношению к относительно тонким зонам охватываемой кромки, подвергается при ее прохождении на уровне средней части оправки дополнительному расширению таким образом, что внутренний диаметр этой зоны 22 становится больше диаметра средней зоны 32 оправки расширения. Это явление дополнительного расширения описано в патентном документе АО 93/25800.

с) Фаза выпрямления

Эта фаза, схематически изображенная на фиг. 6, соответствует прохождению зоны 22 полной охватывающей толщины по средней части 32 оправки расширения 30.

ί) охватывающее гнездо

Изгиб, который был вызван в предыдущей фазе операции расширения, стремится быть сведенным к нулю под действием растяжения и окружных напряжений, что порождает состояние осевых изгибающих напряжений, обратных по отношению к кривизне и обеспечивающих, таким образом, выпрямление.

Изгибающий момент, создаваемый этими напряжениями, пропорционален толщине материала перед выпрямлением. В момент подхода к полной толщине (зона 22) на трубе 12 изгибающий момент не является достаточным для выпрямления внутренней периферийной зоны охватывающего гнезда, которая стремится опуститься в направлении оси данного соединения. Это выражается в локальном уменьшении наружного диаметра трубы 12.

ίί) охватываемая кромка

По мере выпрямления охватывающей части разность осевых габаритных размеров, которая возникла вследствие изгиба, уменьшается. Охватываемая кромка 5 таким образом постепенно теряет свое состояние сжатия. Это продолжается с отделением друг от друга поверхностей 15, 16, которые в исходном состоянии упирались друг в друга. Это явление усиливается опусканием внутренней периферийной поверхности 8 охватывающего гнезда, которое создает эффект раскрытия упоров 15, 16.

Деформация в форме банана, заданная в предыдущей фазе, сохраняется.

ά) Конечное состояние

На фиг. 7 схематически изображено конечное состояние резьбового соединения после прохождения оправки расширения.

Состояние окружных напряжений, возникшее в результате расширения, приводит к стягиванию наружной периферийной поверхности 7 охватываемой кромки при помощи внутренней периферийной поверхности 8 охватывающего гнезда. При этом можно говорить о самостягивании поверхностей 7, 8 резьбового соединения в расширенном состоянии, что позволяет обеспечить герметичность. Охватываемая кромка 5 не опускается в направлении оси, поскольку отклонение, создаваемое удерживанием фальцев 9, 10 один в другом, создало достаточную пластическую деформацию.

Упругое возвратное движение элементов резьбового соединения после прохождения оправки расширения оказывается пренебрежимо малым по сравнению с произошедшими пластическими деформациями.

Радиальное стягивание создает контактное давление величиной в несколько десятков МПа, достаточное для того, чтобы обеспечить герметичность резьбового соединения по отношению к внутренним или внешним давлениям текучих сред.

В то же время герметичность также необходима в том случае, когда расширение осуществляется путем гидравлического проталкивания оправки расширения 30 под действием давления, которое может изменяться в диапазоне от 10 до 30 МПа, причем любая утечка на уровне уже расширенных резьбовых соединений препятствует дальнейшему продвижению вперед оправки расширения в колонне труб и блокирует вследствие этого процесс дальнейшего рас ширения.

Следует отметить, что в конечном состоянии вполне может случиться так, что гребень 13 больше не будет располагаться в канавке 14, в частности, больше не будет опираться на внутреннюю стенку 18 этой канавки.

Признаки, которые являются объектом п.1 формулы изобретения и других зависимых от него пунктов формулы изобретения, позволяют получить требуемые результаты.

Концевая охватываемая поверхность 9, не позволяющая обеспечить взаимное удерживание с охватывающим уступом 10, влечет за собой опускание этого конца в процессе осуществления фазы выпрямления в результате отделения друг от друга поперечных поверхностей 15 и 16, упиравшихся друг в друга в исходном состоянии, следствием чего оказывается неприемлемый выступ нижнего конца охватываемой кромки внутрь колонны. При этом в такую колонну уже невозможно будет опускать оборудование или инструменты заданных размеров.

Слишком значительный зазор между периферийной поверхностью 7 охватываемой кромки 5 и периферийной поверхностью 8 охватывающего гнезда на резьбовом соединении перед его расширением не позволит обеспечить стягивание этих поверхностей в конечной фазе выполнения операции расширения.

Радиальное взаимодействие между этими поверхностями в исходном состоянии перед расширением способно привести к возникновению дифференциальных деформаций (искривление, выпрямление) между этими поверхностями в процессе выполнения операций расширения, причем эти дифференциальные деформации позволяют выполнить стягивание этих поверхностей на конечном этапе осуществления операции расширения.

Предпочтительная форма в виде кольцевого фальца с поперечными поверхностями 15, 16 и система, образованная гребнем 13 и канавкой 14, позволяют предотвратить опускание охватываемого свободного конца в процессе расширения, но здесь приведен только один пример возможного способа выполнения для удерживаемых одна в другой поверхностей 9, 10, причем другие возможные способы выполнения дают тот же самый результат.

Слишком тонкая охватываемая кромка 5, имеющая толщину е1, составляющую меньше трети от толщины е! стенок труб 11, 12, не позволяет выполнить эффективный упор на уровне поперечных поверхностей 15, 16.

Если толщина е1 охватываемой кромки 5 имеет толщину, превышающую 2/3 от толщины е! стенок труб 11, 12, толщина стенки трубы 12 на уровне зоны охватывающего гнезда приводит к тому, что критическое сечение охватывающей резьбы 4 оказывается слишком малым и, следовательно, недостаточной оказывается прочность резьбы на растяжение.

Отношение длины к ширине охватываемой кромки 5 определяет поведение этой кромки 5 при сжатии и при изгибе.

Охватываемая кромка 5, которая имеет длину 11, меньшую, чем ее толщина е1, не позволяет обеспечить достаточный изгиб периферийной поверхности 7 охватываемой кромки 5 и/или выпрямление периферийной поверхности 8 охватывающего гнезда.

Охватываемая кромка 5, которая имеет длину 1₁, более чем в 4 раза превышающую ее толщину е1, может привести к продольному изгибу охватываемой кромки и ее выпячиванию внутрь колонны со стороны резьбы.

Это явление в еще большей степени усиливается в случае наличия канавки 21, расположенной между охватываемой резьбой 3 и охватываемой кромкой 5.

Именно поэтому канавка предпочтительно имеет глубину, ограниченную высотой профиля витка резьбы, и длину, ограниченную по отношению к ее глубине.

Пример реализации

Используются трубы, имеющие наружный диаметр ΌΕ 139,7 мм и номинальную толщину стенок е1, составляющую 7,72 мм (51/2 х 17,00 фунтов/фут), изготовленные из углеродистой стали, термически обработанной таким образом, чтобы получить минимальный предел упругости на уровне 290 МПа (42 Κ8Ι).

Химический состав стали и ее термическая обработка выбираются таким образом, чтобы получить возможно более высокие характеристики пластичности и, говоря более конкретно, высокие характеристики распределенного относительного удлинения перед относительным сужением А_К в процессе испытаний на растяжение (при этом величина А_К, например, превышает или равна 15%).

Так, например, может быть выбрана сталь с достаточно низким содержанием углерода, составляющим примерно 0,14% (по весу), с относительно высоким содержанием марганца, составляющим примерно 1%, и содержащая алюминиевую присадку, для связывания остаточного азота в стали.

Содержание алюминия А1 на уровне 0,035% при содержании азота на уровне 0,010% является вполне подходящим в той мере, в какой данная сталь подвергается термической обработке путем отжига или путем закалки с последующим отпуском для того, чтобы эта присадка алюминия была в состоянии эффективно связать азот. Здесь также могут быть использованы другие химические элементы, известные в качестве способных связать азот, вместо алюминия или вместе с ним.

Такой химический состав стали, имеющий целью устранить содержание промежуточных свободных атомов, таких, например, как атомы азота, кроме того делает данную сталь нечувствительной к нежелательному явлению старения после наклепа, который также ухудшает характеристики пластичности.

Сталь может находиться в отожженном состоянии (нормализационный отжиг или отжиг отпуска после холодной обработки) или в структурно эквивалентном состоянии.

Резьбовые соединения интегрального типа в соответствии с настоящим изобретением обладают следующими характеристиками:

конические резьбы 3,4 (конусность = 12,5% по диаметру) с витками трапециевидного профиля, имеющими радиальную высоту 1 мм и осевой шаг 4 мм, охватываемая кромка 5 имеет цилиндрическую форму, толщина е1 охватываемой кромки составляет 3,2 мм (41% от толщины стенки трубы).

длина 11 охватываемой кромки составляет

11.5 мм, канавка 21 имеет глубину 1щ. составляющую 1 мм, и длину 1д между концом охватываемой резьбы 3 и охватываемой кромкой 5, составляющую 4 мм, охватываемая концевая поверхность 9 содержит гребень 13, имеющий осевую высоту 1,8 мм и радиальную толщину 1,8 мм, прочность на растяжение резьбового соединения > 50% от прочности на растяжение каждого из корпусов труб 11, 12.

Результаты, полученные после растяжения колонны труб:

наружный диаметр труб 11, 12 составляет

157.5 мм (6,2), толщина стенок труб составляет 7,2 мм, предел упругости металла труб > 415 МПа (60 Κ8Ι), твердость имеет величину < 22 НКс (максимальная величина согласно спецификациям ЫАСЕ МК 01 75), с удовлетворительными результатами пройдены следующие тесты, выполненные в расширенном состоянии и в расширенном состоянии + старение:

* испытание на разрыв под действием внутреннего давления в трубе, * испытание на разрушение под действием внешнего давления (коллапс), * испытание на стойкость к ударам Сйатру V, * испытание 88С устойчивости к образованию трещин при помощи Н₂8 (88С: 8и1й6е 51ге55 сгаскшд) в соответствии со спецификацией ЫАСЕ ТМ 01-77.

Примечание: ЫАСЕ = ΝαΙίοη;·ι1 аккошайои οί Соттощои Еидтеега (США).

Описание изложенных выше способов реализации не исключает того, что защита предлагаемого изобретения может быть применена к способам выполнения, не изложенным здесь подробно, но охватываемым формулой изобретения.

Claims (22)

1. Трубное резьбовое соединение, подвергаемое диаметральному расширению, содержащее охватываемый резьбовой элемент (1), выполненный на конце первой трубы (11), и охватывающий резьбовой элемент (2), выполненный на конце второй трубы (12), причем охватываемый резьбовой элемент, если рассматривать его последовательно в направлении к свободному концу этого охватываемого элемента, содержит охватываемую резьбу (3) и охватываемую кромку (5), которая в свою очередь содержит наружную периферийную поверхность (7) и заканчивается в поперечном направлении по отношению к оси данного резьбового соединения охватываемой концевой поверхностью (9), имеющей кольцевую форму, и охватывающий резьбовой элемент (2) содержит охватывающую резьбу (4), соответствующую охватываемой резьбе (3), и часть (6) без резьбы охватывающего гнезда, предназначенного для охватываемой кромки, причем охватывающее гнездо содержит внутреннюю периферийную поверхность (8) и кольцевую поверхность охватывающего уступа (10), имеющую частично поперечное расположение, причем охватываемая резьба (3) завинчивается в охватывающую резьбу (4) вплоть до положения, в котором кольцевая поверхность охватываемого конца (9) входит в поверхность охватывающего уступа (10), отличающееся тем, что для обеспечения герметичности и максимального внутреннего проходного сечения после того, как резьбовое соединение подвергается диаметральному расширению в области пластических деформаций, кольцевые поверхности охватываемого конца (9) и охватывающего уступа (10) имеют перед расширением дополняющие одна другую формы, позволяющие выполнять удерживание поверхности охватываемого конца (9) в охватывающем уступе (10), при этом наружная периферийная поверхность (7) охватываемой кромки (5) расположена с небольшим зазором по отношению к внутренней периферийной поверхности (8) охватывающего гнезда (6).

2. Трубное резьбовое соединение по п.1, отличающееся тем, что поверхность охватываемого конца (9) имеет форму фальца, образованного поперечной поверхностью (15) с внутренней стороны резьбового соединения и с противоположной стороны этого фальца кольцевым гребнем (13), выступающим вперед в осевом направлении, при этом поверхность охватывающего уступа (10) имеет форму фальца, образованного поперечной поверхностью (16) со стороны, ориентированной внутрь резьбового соединения, и кольцевой канавкой (14) с противоположной стороны, причем поперечная поверхность охватываемого фальца (15) взаимодействует с поперечной поверхностью охватывающего фальца (16) и гребень (13) взаимодействует с канавкой (14).

3. Трубное резьбовое соединение по п.2, отличающееся тем, что кольцевые стенки гребня (13) и канавки (14) расположены таким образом, что в собранном положении резьбового соединения кольцевые стенки (18, 26) канавки стягивают в радиальном направлении кольцевые поверхности (17, 25) гребня.

4. Трубное резьбовое соединение по п.3, отличающееся тем, что кольцевые стенки гребня (13) выполнены слегка коническими и сходятся в направлении свободного конца гребня, а кольцевые стенки (18, 26) канавки (14) также являются слегка коническими и сходятся в направлении донной части этой канавки, причем наклон стенок канавки равен наклону стенок гребня.

5. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что поперечные поверхности охватываемого и охватывающего фальцев (15, 16) упираются друг в друга.

6. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.2-5, отличающееся тем, что радиальная толщина (еб) гребня (13), по существу, равна радиальной толщине поперечной поверхности (15) охватываемого фальца (9).

7. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что высота (йб) гребня (13), измеренная в осевом направлении, по существу, равна радиальной толщине (еб) этого гребня.

8. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что наружная периферийная поверхность (7) охватываемой кромки и внутренняя периферийная поверхность (8) охватывающего гнезда являются цилиндрическими.

9. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что охватываемая кромка (5) имеет толщину (е1), величина которой находится в диапазоне от 1/3 до 2/3 от толщины стенки первой трубы (11).

10. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что охватываемая кромка (5) имеет длину (ф) и толщину (е1) такой величины, что отношение длины к толщине этой кромки находится в диапазоне от 1 до 4.

11. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что охватываемый резьбовой элемент (1) имеет канавку (21) на конце охватываемой резьбы (3), расположенную между охватываемой резьбой и охватываемой кромкой (5).

12. Трубное резьбовое соединение по п.11, отличающееся тем, что канавка (21) имеет глубину (йд), равную высоте профиля охватываемых витков резьбы (3).

13. Трубное резьбовое соединение по п.11 или 12, отличающееся тем, что канавка (21) имеет длину (1д) и глубину (йд) такой величины, что длина канавки от 2 до 8 раз превышает ее глубину.

14. Трубное резьбовое соединение по любому из пи. 1-13, отличающееся тем, что первая труба и вторая труба (11, 12) имеют один и тот же внутренний диаметр (Б1) как на уровне резьбовых элементов (1, 2), так и на уровне основного тела этих труб.

15. Трубное резьбовое соединение по и. 14, отличающееся тем, что первая труба и вторая труба (11, 12) имеют один и тот же наружный диаметр (БЕ) как на уровне резьбовых элементов (1, 2), так и на уровне основного тела этих труб.

16. Трубное резьбовое соединение по и. 14, отличающееся тем, что оно представляет собой трубное резьбовое соединение интегрального типа.

17. Герметичное трубное резьбовое соединение, отличающееся тем, что оно представляет собой трубное резьбовое соединение в соответствии с любым из пп.1-6, которое подвергается диаметральному расширению в области пластических деформаций.

18. Герметичное трубное резьбовое соединение по и. 17, отличающееся тем, что диаметральное расширение, которому подвергается трубное резьбовое соединение, превышает 10%.

19. Трубное резьбовое соединение по любому из пи. 1-18, отличающееся тем, что резьбовые элементы (1, 2) изготовлены из стали, имеющей в своем составе элементы, легко соединяющиеся с азотом и делающие эту сталь не чувствительной к старению в результате наклепа или нагартовки, причем сталь подвергается термической обработке для того, чтобы в максимально возможной степени повысить ее характеристики распределенного относительного удлинения.

20. Способ выполнения герметичного

Фиг. 1 трубного резьбового соединения, отличающийся тем, что трубное резьбовое соединение, выполненное в соответствии с любым из пи. 1-16 и называемое исходным трубным резьбовым соединением, для которого не требуются какиелибо характеристики герметизации, подвергают диаметральному расширению в области пластических деформаций при помощи оправки расширения (30), выполненной в виде тела вращения, диаметр которой превышает внутренний диаметр (Б1) труб исходного резьбового соединения, причем оправку расширения перемещают в осевом направлении через исходное резьбовое соединение, размеры охватываемой кромки (5) и охватывающего гнезда (6) выбирают таким образом, чтобы охватываемую кромку и охватывающее гнездо в процессе прохождения оправки расширения сначала вместе подвергают пластической деформации изгиба, а затем одно только охватывающее гнездо подвергают пластической деформации выпрямления в обратном направлении, для обеспечения стягивания охватываемой кромки охватывающим гнездом.

21. Способ выполнения герметичного трубного резьбового соединения по п.20, отличающийся тем, что изгиб охватываемой кромки (5) ограничивают наличием канавки (21), расположенной на конце этой охватываемой кромки со стороны охватываемой резьбы.

22. Способ выполнения герметичного трубного резьбового соединения по п.20 или 21, отличающийся тем, что исходное трубное резьбовое соединение представляет собой резьбовое соединение интегрального типа, при этом оправку расширения (30) перемещают в направлении от охватываемого резьбового элемента (1) к охватывающему резьбовому элементу (2).