EA016941B1 - Резьбовое соединение, содержащее по меньшей мере один резьбовой элемент с торцевой кромкой для металлической трубы - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к резьбовому трубчатому соединению (1), которое содержит внутреннюю резьбовую часть (2) на конце первого трубчатого компонента и внешнюю резьбовую часть (3) на конце второго трубчатого компонента; внутренняя резьбовая часть (2) содержит внутреннюю резьбу (4), по меньшей мере одну внутреннюю уплотнительную поверхность (12) на своей внутренней периферийной поверхности, по меньшей мере одну внутреннюю осевую опорную поверхность (8); внешняя резьбовая часть (3) содержит внешнюю резьбу (5), по меньшей мере одну внешнюю уплотнительную поверхность (13) на своей наружной периферийной поверхности, по меньшей мере одну внешнюю осевую опорную поверхность (7) и фланец (9), выполненный между уплотнительной поверхностью (13а) и осевой опорной поверхностью (7), расположенной на свободном конце указанной резьбовой части, которая отстоит от резьбы; при этом внешняя резьба (5) ввинчивается во внутреннюю резьбу (4), так что внешняя осевая опорная поверхность (7) находится в контакте с внутренней осевой опорной поверхностью (8); по меньшей мере одна внешняя уплотнительная поверхность находится во взаимодействии по меньшей мере с одной внутренней уплотнительной поверхностью; наружная часть кромки (9) между уплотнительной поверхностью и осевой опорной поверхностью радиально отстоит от соответствующей поверхности другой резьбовой части, при этом в одной из резьбовых частей, внешней или внутренней, выполнен по меньшей мере один проточный канал (19), чтобы связать полость, образовавшуюся между наружной частью кромки (9) и соответствующей поверхностью другой резьбовой части, с внутренним пространством соединения.

Description

Изобретение относится к области резьбовых трубчатых соединений высокого качества, используемых, в частности, для соединения стальных труб, таких как, например, бурильные трубы, внутренние или внешние. Такие виды труб используются для зондирования, а также в газонефтедобыче. Трубы, применяющиеся в подобных областях, должны обладать отличной герметизацией и при этом быть устойчивыми к сжатию и растяжению.

Известны виды резьбовых трубчатых соединений, которые в основном используются для производства обсадных колонн, насосно-компрессорных колонн и бурильных колонн для углеводородных или подобных им скважин, в частности геотермальных скважин.

Известны также резьбовые трубчатые соединения в водоотделяющих колоннах, используемых для соединения отверстия скважины на дне океана с плавучей платформой.

Американский институт нефти (ΑΡΙ) в своих технических требованиях 5СТ и 5В определяет стандартные резьбовые трубчатые соединения, герметизация которых является результатом применения составной консистентной смазки (или пасты) между наружной и внутренней резьбой, при этом ее герметизирующая способность ограничена воздействием жидкостей под давлением или газов под низким давлением.

Высококачественные резьбовые соединения, разработанные определенными производителями вне стандартов ΑΡΙ, обычно содержат набор уплотнительных поверхностей металл-металл и опоры свинчивания для наружных и внутренних резьбовых элементов, составляющих резьбовое соединение. Резьбовые элементы формируются на конце трубчатого компонента большой длины или, напротив, короткой трубы соединительного типа. Герметизация текучих сред (жидкости или газа) под высоким давлением происходит за счет взаимного радиального взаимодействия уплотнительных поверхностей. Интенсивность пригонки путем радиального взаимодействия - это функция относительного осевого положения наружных и внутренних резьбовых элементов, и, таким образом, определяется прилеганием этих элементов, обусловленным упомянутыми опорами свинчивания.

Цель изобретения - улучшить герметизацию резьбового трубчатого соединения, в частности резьбового трубчатого соединения, готового к эксплуатации.

Готовое к эксплуатации резьбовое трубчатое соединение содержит внутреннюю резьбовую часть на конце первого трубчатого компонента и внешнюю резьбовую часть на конце второго трубчатого компонента. Внутренняя резьбовая часть содержит внутреннюю резьбу, по меньшей мере одну внутреннюю уплотнительную поверхность на ее внутренней периферийной поверхности и по меньшей мере одну внутреннюю осевую опорную поверхность. Внешняя резьбовая часть содержит внешнюю резьбу, по меньшей мере одну внешнюю уплотнительную поверхность на ее внешней периферийной поверхности, по меньшей мере одну внешнюю осевую опорную поверхность и фланец между внешней резьбой и осевой опорной поверхностью. Осевая опорная поверхность расположена на свободном конце указанной резьбовой части, отстоящем от резьбы. Внешняя уплотнительная поверхность расположена на кромке и более конкретно - близко к резьбе. Внешняя резьба соединяется с внутренней резьбой, так что внешняя осевая опорная поверхность приходит в контакт с внутренней осевой опорной поверхностью. Внешняя уплотнительная поверхность входит во взаимодействие с соответствующей внутренней уплотнительной поверхностью. Наружная часть кромки между внешней уплотнительной поверхностью и осевой опорной поверхностью радиально отстоит от соответствующей поверхности второй резьбовой части. В одной из внешних или внутренних резьбовых частей предусматривается по меньшей мере один проточный (отводной) канал для связи полости, образованной между наружной частью кромки и соответствующей поверхностью второй резьбовой части с внутренним пространством соединения.

Таким образом, внутреннее давление в резьбовом соединении и давление, существующее в упомянутой полости, можно выровнять. Направленные внутрь радиальные силы, действующие на фланец, при этом уменьшаются, и можно избежать или, по меньшей мере, существенно уменьшить возникающую вследствие их воздействия деформацию. С одной стороны, уплотнительные поверхности продолжают взаимодействовать, поскольку фланец не претерпевает значительной деформации. С другой стороны, снижение давления, существующего в полости в случае, когда после фазы осевого растяжения с высоким внутренним давлением наступает фаза нулевого осевого растяжения (или фаза осевого сжатия) с высоким внутренним давлением, а затем фаза безосевого растяжения (или фаза осевого сжатия) с низким внутренним давлением, позволяет уменьшить разницу давлений между давлением внутри резьбового соединения и давлением в указанной полости. Другими словами, проточный (отводной) канал во внешней или во внутренней резьбовой части обеспечивает снижение утечки (подтекания) в соединении, вопервых, увеличивая контактное давление уплотнительных поверхностей, а во-вторых, уменьшая разницу давлений по обе стороны указанных уплотнительных поверхностей. В результате существенно снижаются утечки.

- 1 016941

Другими словами, резьбовое трубчатое соединение содержит механизм для выравнивания давления между внутренней частью соединения и, в целом, кольцевым ненулевым объемным пространством, существующим между внешней и внутренней уплотнительными поверхностями и внешней и внутренней осевыми опорами. Давление выравнивается способом, относительно не зависящим от осевой силы, действию которой подвергается соединение. Осевой силой может быть растяжение или сжатие. Если сила растяжения относительно велика, внешняя и внутренняя осевые опоры могут разъединяться. В остальных случаях, а именно при небольшом растяжении, нулевой осевой силе или при сжатии, поверхности внешней и внутренней осевых опор контактируют. Проточный канал обеспечивает выравнивание давления между внутренней частью трубы и пространством, продольно расположенным между осевыми опорами и уплотнительными поверхностями. Посредством этого повышается эффективность уплотнительных поверхностей при сохранении функции осевых опор. Без проточного канала утечка могла случиться после фазы растяжения и внутреннего давления, затем фазы внутреннего давления и малого растяжения и, наконец, фазы малого растяжения и сжатия без внутреннего давления.

Настоящее изобретение станет понятнее из следующего подробного описания нескольких вариантов конструкций, представленных в качестве не ограничивающих примеров и проиллюстрированных на прилагаемых графических материалах, где:

фиг. 1 представляет собой частичное осевое сечение резьбового трубчатого соединения;

фиг. 2 представляет собой подробный вид фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой общий вид внутренней части резьбового трубчатого соединения; фиг. 4 представляет собой частичное осевое сечение резьбового трубчатого соединения; фиг. 5 представляет собой частичное осевое сечение резьбового трубчатого соединения; фиг. 6 представляет собой частичное осевое сечение резьбового трубчатого соединения; фиг. 7-9 представляют собой подробные виды шероховатости;

фиг. 10 представляет собой подробный вид пор и фиг. 11 представляет собой вид спереди радиальных пазов.

Резьбовые трубчатые соединения подвержены осевому растяжению и нагрузкам сжатия, давлению внутренней и внешней текучих сред, изгибающим и скручивающим нагрузкам, которые могут быть комбинированными и неустойчивыми по интенсивности воздействия. Герметизация должна гарантироваться, несмотря на нагрузки и суровые условия эксплуатации по месту установки. Необходимо, чтобы резьбовые соединения можно было несколько раз свинчивать и развинчивать без потери характеристик, в особенности, что касается внешних повреждений резьбы. После развинчивания трубчатые компоненты могут быть повторно использованы в других условиях эксплуатации.

Чтобы смоделировать разнообразные нагрузки, которым может подвергнуться резьбовое соединение, резьбовые соединения могут быть подвергнуты воздействию циклов комбинированной нагрузки в соответствии с международным стандартом 180 13679:2002.

Эти циклы комбинированной нагрузки находятся в пределах рабочих характеристик, выражаемых УМЕ (эллипсом фон Мизеса) и определяемых пределом упругости материала и геометрией трубчатых компонентов.

Таким образом, подобные циклы позволяют предусмотреть реакцию резьбовых соединений на действие знакопеременных нагрузок, сочетающих внутреннее давление и/или осевое растяжение или осевое сжатие или же сочетающих внешнее давление и/или осевое растяжение или осевое сжатие.

Уплотнительные поверхности резьбовых соединений должны быть устойчивыми и сохранять герметичность в продолжение всего цикла.

Известные высококачественные резьбовые соединения, такие как описано в ЕР 0488912, используют внешнюю уплотнительную поверхность, расположенную на конце внешней поверхности кромки, выступающей из внешней резьбы, и рядом с радиальной поверхностью свободного конца, образующего осевую опору.

В международном патентном документе ЭД0 2004/109173 описано резьбовое соединение, содержащее внешнюю часть с осевой опорой на свободном конце внешней части и с возможностью вхождения в контакт с осевой опорой внутренней части, и фланец, который находится между резьбой и осевой опорой, при этом указанный фланец включает в целом коническую уплотнительную поверхность, расположенную близко к резьбе и, таким образом, на расстоянии от осевой опоры, при этом часть кромки между уплотнительной поверхностью и осевой опорой имеет наружную поверхность чуть меньшего диаметра, чем соответствующая поверхность внутренней части. Этот тип резьбового соединения показывает высокие характеристики при испытаниях и при практическом использовании.

Тем не менее, заявитель заметил, что при практическом использовании фланец внешней части в некоторых случаях может деформироваться радиально внутрь. Может происходить пластическая деформация кромки, ведущая к пагубным последствиям: утечки возле уплотнительных поверхностей, потере структурной целостности резьбового соединения при последующих нагрузках сжатия, риск того, что устройства, опускаемые в трубу, застрянут и т.д.

- 2 016941

В течение курса интенсивных исследований заявитель обнаружил физическое явление, на которое до сих пор не обращали внимания. А именно, что давление запирается внутри небольшого в целом кольцевого объема, существующего между внешней и внутренней уплотнительными поверхностями и внешней и внутренней осевыми опорами, в частности в резьбовых соединениях типа, описанного в \νϋ 2004/109173. В случае, когда на резьбовое соединение действует большая нагрузка осевого растяжения, внешняя и внутренняя осевые опоры могут разъединяться, при этом уплотнительные поверхности остаются в тесном (герметичном) контакте. Тогда текучая среда, присутствующая в резьбовом соединении, может распределяться по пространству между осевыми опорами и пространству между осевыми опорами и уплотнительными поверхностями. Впоследствии, когда нагрузка растяжения уменьшается или когда нагрузка становится сжимающей, осевые опоры снова приходят во взаимный контакт, обеспечивая, таким образом, герметизацию и оставляя пространство между осевыми опорами и уплотнительными поверхностями, содержащее указанную текучую среду, присутствующую в соединении при высоком давлении, существующем в соединении, когда нагрузка растяжения уменьшается. Когда внутреннее давление на соединение падает, указанное пространство между осевыми опорами и уплотнительными опорами остается заполненным указанной текучей средой под высоким давлением.

Поскольку внутренняя часть соединения, обращенная к кромке внешней части, сконструирована так, чтобы ее жесткость превосходила жесткость кромки внешней части, при этом кромка внешней части имеет тенденцию отклоняться внутрь под действием указанного высокого давления, запертого внутри названного пространства, тогда как внутренняя поверхность кромки теперь подвергается только действию низкого давления. В этом случае радиальная деформация внутрь, происходящая с кромкой внешней части, способна вызвать утечку, позволяя текучей среде пройти между уплотнительными поверхностями и распределиться по резьбе. Кроме потери текучей среды, циркулирующей внутри труб, и снижения продуктивности скважины, это может привести к загрязнению текучей среды снаружи трубы текучей средой, присутствующей внутри трубы. Кроме того, радиальная деформация кромки может вызвать утечку, когда резьбовое соединение снова подвергнется высокому внутреннему или внешнему давлению текучих сред.

Далее радиальная деформация кромки может вызвать потерю структурной целостности при сжатии и привести к тому, что устройства, движущиеся внутри труб, застрянут.

Такое явление, когда внутреннее давление запирается и возникают проблемы с утечкой, а также другие, вытекающие из этого, проблемы, было совершенно неизвестно в данной области техники, потому что в большинстве высококачественных резьбовых соединений внешняя уплотнительная поверхность обычно расположена на конце кромки и прилегает к опоре.

Кроме того, заявитель не сразу заметил проблемы, возникающие с резьбовым соединением, изложенным в νθ 2004/109173, потому что в параграфах 6-7 стандартного теста Ι8Ο 13679:2002 требуется, чтобы подлежащие испытанию резьбовые соединения модифицировались специальным образом для проверки уплотнительных поверхностей. Во время таких испытаний резьбовых соединений, модифицированных для испытания, не обнаруживаются проблемы, которые могут возникнуть в промышленном, готовом к эксплуатации резьбовом соединении. Случайно заявитель обнаружил, что стандартные испытания не выявляют реального поведения соединения.

Заявителю потребовалось выполнить испытание резьбового соединения, которое было оснащено для измерения давления в кольцевом пространстве между несущими поверхностями и опорами, чтобы оценить явление запирания. Тогда заявитель стал искать способ преодолеть эту новую проблему запирания, в частности, путем улучшения общей герметичности соединения.

Как можно видеть на фиг. 1, резьбовое трубчатое соединение 1 состоит из внутренней части 2 и внешней части 3. Внутренняя часть 2 и/или внешняя часть 3 могут составлять отрезок трубы длиной несколько метров, например около 10-15 м. Одна из частей, обычно внутренняя, может представлять собой конец муфты, другими словами, короткой трубы, позволяющей соединить две длинные трубы, на каждом конце которых имеются внешние части (резьбовое муфтовое соединение, Т&С). Таким образом, муфта может быть оснащена двумя внутренними частями. Как вариант, труба большой длины может иметь внешнюю часть и внутреннюю часть (интегральное муфтовое резьбовое соединение). Соединение 1 относится к типу соединений, выпускаемых промышленностью.

Соединение 1 может использоваться при конструировании обсадных колонн или лифтовых колонн для углеводородных скважин, разделительных колонн или бурильных колонн для тех же самых скважин.

Трубы можно изготавливать из различных типов нелегированной, низколегированной и высоколегированной стали, из ферросплава или сплава цветных металлов с термообработкой или с холодной обработкой, в зависимости от условий эксплуатации, таких как уровень механической нагрузки, коррозионные свойства текучей среды внутри и снаружи труб и т.д.

Возможно также использование стальных труб с низкой коррозионной устойчивостью, облицованных защитной обшивкой, например устойчивым к коррозии сплавом или синтетическим материалом.

- 3 016941

Внутренняя резьбовая часть 2 содержит внутреннюю резьбу 4 с трапецеидальной нарезкой, соответствующей, например, техническими требованиями ΑΡΙ 5В (Американского института нефти), или отличной от этих требований (например, резьба с наклонными гранями, или наклонная резьба, как в резьбовом соединении заявителя УАМ ТОР®). Внутренняя резьба 4 является конической, например, с углом 0,5-3°, предпочтительнее 1-2°. Внутренняя резьба 4 расположена внутри внутреннего резьбового элемента. Внешняя часть 3 содержит внешнюю резьбу 5, расположенную на наружной поверхности указанной внешней части 3. Внешняя резьба 5 входит в зацепление с внутренней резьбой 4. Внутренняя часть 2 содержит свободный конец 6, выполненный сбоку резьбы 4 и 5 и противоположный свободному концу 7 внешней части 3. Внешняя резьба 5 имеет конусность, которая в целом равна конусности внутренней резьбы 4.

Свободный конец 7 внешней части 3 имеет форму радиальной кольцевой поверхности. Свободный конец 7 формирует осевую опору, позволяющую ограничить относительное осевое движение между внутренней частью 2 и внешней частью 3. Свободный конец 7 находится во взаимодействии с заплечиком 8 внутренней части 2. В этом случае заплечик 8 является в целом радиальным. Между резьбой 4 и заплечиком 8 внутренняя часть соединения содержит радиальный выступ 10, который выступает наружу относительно резьбы 4. Выступ 10 имеет в целом конусовидную поверхность 12 и в целом цилиндрическую поверхность вращения 14, расположенную между в целом конусовидной поверхностью 12 и заплечиком 8. Во внутренней части 2 между в целом цилиндрической поверхностью 14 и заплечиком 8 выполнено кольцевое углубление 16, соединяющееся с названным заплечиком 8 посредством закругленной закраины 18. Диаметр углубления 16 больше диаметра цилиндрической поверхности 14. Свободный конец 7 может иметь тороидальную форму, как описано в И8 3870351 или в XVО 2007/017082, он может быть ступенчатым, как в документе И8 4611838, или иметь выступ, как в документе И8-А-6047797, или сочетать эти формы.

Внешняя часть 3 содержит фланец 9, проходящий аксиально от внешней резьбы 5 и до свободного конца 7. Фланец 9 содержит наружную в целом конусовидную поверхность 13, осевая длина которой немного больше осевой длины в целом конусовидной поверхности 12 внутренней части 2. Часть 13а (которую также называют поверхностью) в целом конусовидной поверхности 13 и в целом конусовидная поверхность 12 находятся во взаимном радиальном взаимодействии в свинченном положении соединения 1, показанном на фигурах. Поверхности 12 и 13а образуют уплотнительные поверхности, позволяющие предотвратить движение текучей среды между внутренней и наружной сторонами соединения. Угол конусности поверхностей 12 и 13а может составлять 5-25°, предпочтительно 10-20°, например 14°. Угол конусности данных поверхностей 12 и 13а больше угла наклона витков резьбы.

Фланец 9 внешней части 3 содержит в целом цилиндрическую поверхность 15, находящуюся между в целом конусовидной поверхностью 13 и свободным концом 7 внешней части 3 (наружная часть кромки). Длина наружной части кромки, между концом в целом конусовидной поверхности 12 и геометрической точкой пересечения наружной поверхности кромки, например в целом цилиндрической поверхности 15, и опорной поверхности 7 может находиться в пределах 4-20 мм, в зависимости от диаметра трубы, который может составлять 50-550 мм, например, для трубы диаметром 250 мм длина наружной части кромки может быть 9-16 мм. Поскольку в целом конусовидная поверхность 13 проходит за конусовидные в целом поверхности 12 и 13а в направлении свободного конца 7, в целом цилиндрическая поверхность 15 имеет немного меньший диаметр, чем у цилиндрической в целом поверхности 14 внутренней части 2. В целом цилиндрическая поверхность 15 соединяется со свободным концом 7 посредством соединительной закраины малого радиуса, например 0,4-1,5 мм, предпочтительнее 1-1,5 мм. Диаметр в целом цилиндрической поверхности 15 также меньше диаметра углубления 16. Таким образом, между внутренней частью 2 и наружной частью кромки 9 на внешней части 3 образуется в целом кольцевая полость 17.

Как изображено на фиг. 2, полость 17 изнутри определяется в целом цилиндрической поверхностью 15 и концевой частью в целом конусовидной поверхности 13 внешней части 3 за пределами поверхности 13а, а внешне определяется в целом цилиндрической поверхностью 14 и углублением 16 внутренней части 2.

Во внешней части 3 имеется по меньшей мере один радиальный паз 19. Радиальный паз 19 образуется, начиная от свободного конца 7, и радиально проходит между наружной в целом цилиндрической поверхностью 15 и внутренней поверхностью 21 внешней части 3. Внутренняя поверхность 21 может иметь форму конусовидной канавки. Паз 19 обеспечивает сообщение текучей среды между полостью 17 и внутренней частью соединения 1. Ширина и высота паза может быть по меньшей мере 0,1 мм, предпочтительнее по меньшей мере 0,2 мм.

- 4 016941

При использовании соединения 1 паз 19 образует механизм выравнивания давления между давлением внутри соединения 1 и давлением в полости 17. Указанный механизм выравнивания давления способен функционировать в относительно независимом режиме по отношению к осевой нагрузке, которой подвергается соединение 1. Осевой нагрузкой может быть растяжение, которое может возникать, пока существует контакт между свободным концом 7 и заплечиком 8. Осевая нагрузка сжатия может обусловить высокое контактное давление между свободным концом 7 внешней части 3 и заплечиком 8 внутренней части 2.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 4, механизм выравнивания давления имеет форму паза 20, выполненного в заплечике 8 внутренней части 2. В этом случае заплечик 8 имеет слегка конусовидную форму (например, половинный угол при вершине конуса в районе 70-80°). Внутренние поверхности внутренней 2 и внешней 3 частей являются в целом цилиндрическими. Слегка конусовидная форма заплечика 8 и свободного конца 7 внешней части 3 может сочетаться с выравнивающим давление пазом, выполненным на свободном конце 7 внешней части 3.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 5, во внешней части 3, рядом со свободным концом 7, имеется сквозное отверстие 23. В этом случае свободный конец 7 и заплечик 8 являются в целом радиальными, но могут быть наклонными. Отверстие 23 связывает полость 17 с внутренней частью соединения 1. Диаметр отверстия может быть в пределах 0,5-10 мм, предпочтительно в пределах 1-6 мм. Отверстие 23 может быть в целом радиальным. Отверстие 23 проходит между канавкой 21 внешней части 3 и в целом осевой поверхностью 15 указанной внешней части 3. Отверстие 23 также может располагаться дальше от опоры 7 при условии, что оно не влияет на материал, соответствующий внешней уплотнительной поверхности.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 6, выравнивающее давление отверстие 24 выполнено во внутренней части 2. Отверстие 24 выполнено под углом по отношению к общей оси соединения

1. Отверстие 24 проходит между внутренней осевой поверхностью 26 внутренней части 2 на расстоянии от заплечика 8 и закругленной соединительной закраиной 18.

В вариантах осуществления, изображенных на фиг. 4 и 6, объем полости 17 меньше, чем в других вариантах осуществления, ввиду отсутствия углубления 16. В целом осевая поверхность 14 проходит к закругленной соединительной закраине 18. В этом случае свободный конец 7 и заплечик 8 внутренней части 2 имеют слегка конусовидную форму, но они могут быть плоскими (радиальной ориентации). Сквозное отверстие 24 может быть выполнено в отрезке внутренней части 2, который подвергается меньшим нагрузкам, чем фланец внешней части 3.

В одном варианте осуществления паз 16 или 19 проходит по опоре в виде спирали. Спиральную форму можно получить на токарном станке, что является экономически выгодным.

Альтернативно, паз может быть результатом крупной шероховатости (например, шероховатости На более 25 мкм), по меньшей мере, на свободном конце 7 или на заплечике 8, выполненной посредством высокоскоростной токарной обработки, дробеструйной или пескоструйной обработки или травления (химического, электролитического, лазерного) одной или обеих поверхностей. Паз можно также получить путем нанесения грубого металлического или неметаллического покрытия (например, покрытия из синтетического материала). При этом шероховатость нанесенного покрытия зависит от условий нанесения (фиг. 7).

Другими словами, резьбовое трубчатое соединение содержит канал сброса давления, конфигурация которого задана таким образом, чтобы ограничивать разницу давлений между внутренней частью соединения и зоной, расположенной снаружи наружной части кромки на внешней части соединения, причем указанная наружная часть кромки проходит между внешней уплотнительной поверхностью и свободным концом указанной внешней части.

Упомянутая зона радиально внутри определяется наружной поверхностью внешней части соединения и наружно определяется внутренней поверхностью внешней части соединения. Указанная зона аксиально определяется, с одной стороны, уплотнительными поверхностями внешней и внутренней частей, с другой стороны, определяется поверхностями осевых опор, ограничивающих зацепление витков резьбы и уплотнительных поверхностей.

Проточный канал может быть выполнен во внешней части, например в кромке.

Проточный канал может быть выполнен во внутренней части. Канал может быть выполнен в зоне, которая меньше подвержена воздействию осевого растяжения.

Проточный канал может быть простым или сложным, например состоять из нескольких отверстий или желобков, распределенных по периметру внешней и внутренней частей соединения. В случае нескольких желобков для получения одной или нескольких желобчатых опорных поверхностей профиль внешней и/или внутренней опорной поверхности может быть выполнен по периметру волнообразным (фиг. 11).

Проточный канал может содержать по меньшей мере одно отверстие. Отверстие может проходить в наружной части кромки и выходить на внутреннюю поверхность внешней части соединения, с одной стороны, и на наружную поверхность наружной части кромки внешней части соединения, с другой стороны.

- 5 016941

Отверстие может быть выполнено сбоку от поверхности внутренней осевой опоры в кромке. Отверстие может быть выполнено между внутренней поверхностью внутренней части и поверхностью внутренней части, обращенной к внешней резьбовой части. В частности, отверстие может быть выполнено под наклоном относительно оси соединения. Отверстие может выходить на внутреннюю поверхность внутренней части соединения на расстоянии от осевой опоры. Или наоборот, отверстие может выходить на закругленную соединительную закраину между осевой опорой внутренней части и поверхностью внутренней части, обращенной к кромке внешней части.

Проточный канал может содержать по меньшей мере один желобок в одной и/или в другой из внешней и внутренней опорной поверхности. Желобок может быть в целом радиальным или наклонным. Желобок может иметь в целом полукруглое поперечное сечение. Альтернативно, желобок может иметь в целом прямоугольное или треугольное поперечное сечение.

Проточный канал может быть получен посредством крупной шероховатости, выполненной по меньшей мере на одной внешней или внутренней опорной поверхности.

При одном способе изготовления проточный канал выполняют посредством сверления.

При другом способе изготовления проточный канал получают посредством фрезерования. Можно получить желобок с прямоугольным профилем.

Еще один способ позволяет получить проточный канал посредством вальцовки или грубой обработки на токарном станке по меньшей мере одной внешней или внутренней опорной поверхности. Можно получить желобок с полукруглым, прямоугольным, треугольным и закругленным поперечным сечением.

При другом способе обработки проточный канал получают путем нанесения, электролитически или подобным образом, пористого металлического материала или пористого синтетического материала или путем фиксации отдельной пористой части (металлического или синтетического материала) по меньшей мере на одной внешней или внутренней опорной поверхности. Причем пористый материал или прикрепленная пористая часть должны иметь контролируемую открытую пористость, чтобы дать возможность выровняться давлению в полости 17 и внутренней части соединения (фиг. 10).

Это позволяет получить промышленное резьбовое трубчатое соединение, обладающее стойкостью по отношению к давлению и различным вариациям осевого давления и осевых нагрузок, в особенности к циклам, при которых за осевым растяжением и высоким внутренним давлением следует сжатие и затем низкое внутреннее давление.

Проточный канал применим к многочисленным типам резьб (простым или состоящим из нескольких частей, которые могут, кроме прочего, быть ступенчатыми, цилиндрическими или конусовидными).

Резьбы могут быть радиально взаимодействующими или относиться к типу резьб с контактирующими гранями, как описано в ЕР 0454147.

Внешняя и/или внутренняя уплотнительные поверхности могут быть тороидальными или содержать тороидальную часть со стороны резьбы и конусовидную часть со стороны опоры.

Наконец, проточный канал может применяться к резьбовым соединениям с наружной опорой на внутреннем свободном конце, с внутренней кромкой между внутренней резьбой и наружной опорой и с уплотнительной поверхностью, расположенной на внутренней кромке близко внутренней резьбе.

Проточный канал может связывать полость между внутренней кромкой и соответствующей внешней поверхностью с внешней частью соединения, чтобы предотвратить утечки, которые вызывает запертое внешнее давление.

Claims (21)

1. Резьбовое трубчатое соединение (1), которое содержит внутреннюю резьбовую часть (2) на конце первого трубчатого компонента и внешнюю резьбовую часть (3) на конце второго трубчатого компонента; внутренняя резьбовая часть (2) содержит внутреннюю резьбу (4), по меньшей мере одну внутреннюю уплотнительную поверхность (12) на своей внутренней периферийной поверхности, по меньшей мере одну внутреннюю осевую опорную поверхность (8); внешняя резьбовая часть (3) содержит внешнюю резьбу (5), по меньшей мере одну внешнюю уплотнительную поверхность (13а) на своей наружной периферийной поверхности, по меньшей мере одну внешнюю осевую опорную поверхность (7) и фланец (9), выполненный между внешней резьбой (5) и осевой опорной поверхностью (7), расположенной на свободном конце указанной резьбовой части, которая отстоит от резьбы; внешняя уплотнительная поверхность (13а) расположена на кромке (9) близко к резьбе, при этом внешняя резьба (5) ввинчена во внутреннюю резьбу (4), так что внешняя осевая опорная поверхность (7) и внутренняя осевая опорная поверхность (8) находятся в контакте с внутренней осевой опорной поверхностью (8); внешняя уплотнительная поверхность (13а) находится во взаимодействии с соответствующей внутренней уплотнительной поверхностью (12); наружная часть кромки (9) между внешней уплотнительной поверхностью (13а) и внешней осевой опорной поверхностью (7) радиально отстоит от соответствующей поверхности другой резьбовой части, отличающееся тем, что в одной из резьбовых частей - внешней или внутренней - выполнен по меньшей мере один проточный канал (19, 20, 23, 24), чтобы связать полость (17), образовав

- 6 016941 шуюся между наружной частью кромки (9) и соответствующей поверхностью другой резьбовой части с внутренним пространством соединения.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что указанный проточный канал (20) выполнен во внутренней резьбовой части.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что указанный проточный канал (19) выполнен во внешней резьбовой части.

4. Соединение по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный проточный канал содержит по меньшей мере одно отверстие (23).

5. Соединение по п.3 или 4, отличающееся тем, что отверстие (23) выполнено в кромке (9) и выходит на внутреннюю поверхность (21) и на наружную поверхность (15) кромки.

6. Соединение по пп.2 и 4, отличающееся тем, что отверстие выполнено на стороне внутренней осевой опорной поверхности (8), между внутренней поверхностью первого трубчатого компонента за внутренней осевой опорной поверхностью и внутренней поверхностью внутренней резьбовой части, обращенной к кромке внешней резьбовой части.

7. Соединение по п.6, отличающееся тем, что отверстие (24) наклонено по отношению к оси соединения.

8. Соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что проточный канал (19) содержит по меньшей мере один желобок.

9. Соединение по п.8, отличающееся тем, что желобок является в целом радиальным.

10. Соединение по п.8, отличающееся тем, что желобок в целом наклонен по отношению к радиальному направлению.

11. Соединение по п.8, отличающееся тем, что желобок в целом имеет форму спирали.

12. Соединение по одному из пп.8-11, отличающееся тем, что желобок является в целом полукруглым в поперечном сечении.

13. Соединение по одному из пп.8-11, отличающееся тем, что желобок является в целом прямоугольным в поперечном сечении.

14. Соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что проточный канал выполнен посредством повышения шероховатости по меньшей мере одной внешней или внутренней опорной поверхности.

15. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством сверления.

16. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-3 и 8-13, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством фрезерования.

17. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-3 и 8-13, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством вальцевания.

18. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-3 и 8-14, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством высокоскоростной токарной обработки.

19. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-3 и 8-14, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством дробеструйной очистки, пескоструйной очистки или травления.

20. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-3 и 8-14, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством нанесения металлического покрытия или покрытия из синтетического материала, по меньшей мере, на внешнюю или внутреннюю осевую опорную поверхность.

21. Способ изготовления соединения по одному из пп.1-3 и 8-14, отличающийся тем, что проточный канал получают посредством закрепления кольца в металлическом или синтетическом материале, по меньшей мере, на внешней или внутренней осевой опорной поверхности.