EA027230B1 - Соединение с конусными шлицами для бурильной трубы, обсадной трубы и насосно-компрессорной трубы - Google Patents

Abstract

Устройство содержит первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, и второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали. Первое множество шлицов проходит в осевом направлении первой замковой детали и покрывает периферийную поверхность первой замковой детали. Каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол. Каждый из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали.

Description

Область техники изобретения

Изобретение, в общем, относится к бурильной трубе, обсадной трубе и насосно-компрессорной трубе, используемым для разведки и добычи углеводородов в подземной среде и, в частности, к соединительному устройству для соединения секций одной из бурильной трубы, обсадной трубы и насоснокомпрессорной трубы.

Предпосылки изобретения

Большинство мероприятий в разведке и добыче углеводородов включают в себя бурение, перекачивание и установку напорных трубопроводов под землей. Кроме того, бурение, перекачивание и установка напорных трубопроводов могут включать в себя операции по разведке и распределению воды. Операции бурения, перекачивания и установки напорных трубопроводов могут включать в себя обработку и утилизацию стоков. Бурение и установка напорных трубопроводов может поддерживать строительство линий электропередачи и линий телекоммуникаций. В операциях бурения, перекачивания и установки напорных трубопроводов часто используют трубные звенья. Такие трубные звенья можно соединять друг с другом множеством различных способов. Когда трубы соединяют, учитывают несколько соображений. Например, трубные звенья часто имеют большую протяженность. Замена вышедших из строя соединений может быть сложной и продолжительной. Также бурение может требовать передачи крутящего момента по многочисленным различным трубам. Таким образом, от трубного замка может требоваться достаточная прочность для передачи крутящего момента некоторой величины и стойкость к разрушению.

Кроме того, сегодня существуют некоторые отраслевые стандарты в отношении диаметров сечений труб. Например, существуют стандарты на внутренние диаметры труб. Данные стандарты могут обеспечивать функционирование с расчетной производительностью колонны соединенных труб. Стандарты также существуют для наружного диаметра труб. Данные стандарты могут обеспечивать установку труб в соответствующие отверстия расчетного диаметра. Таким образом, могут существовать ограничения на размеры и толщину материалов, используемых в секциях трубных замков.

Имеющиеся на сегодня решения включают в себя резьбовые соединения секций трубы. Резьбовые соединения можно затягивать для создания соединения труб друг с другом. Вместе с тем данные типы соединений могут не обеспечивать передачу одинакового крутящего момента при левом и правом вращении. Резьбовые соединения могут развинчиваться при вращении труб в некотором направлении и разделяться. Имеющиеся дополнительные решения могут включать в себя добавление зубьев на концы секций трубных замков с использованием резьбовых соединений. Данные зубья могут обеспечить возможность передачи крутящего момента между секциями труб даже при вращении труб в различных направлениях. Вместе с тем данные соединения с использованием зубьев могут не давать необходимых результатов по прочности в секции трубы.

Соответственно существует необходимость создания способа и устройства, учитывающего одну или несколько проблем, рассмотренных выше, и, возможно, других проблем.

Сущность изобретения

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения устройство содержит первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, и второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали. Первое множество шлицов проходит в осевом направлении первой замковой детали и покрывает периферийную поверхность первой замковой детали. Каждый шлиц из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол. Второе множество шлицов проходит в осевом направлении второй замковой детали и покрывает периферийную поверхность второй замковой детали. Каждый шлиц из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол. Каждый из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения создан способ соединения секций труб друг с другом, содержащий выполнение первого множества шлицов вблизи первого конца первой замковой детали, выполнение второго множества шлицов вблизи второго конца второй замковой детали и соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения. Первое множество шлицов проходит в осевом направлении первой замковой детали и покрывает периферийную поверхность первой замковой детали. Каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол. Второе множество шлицов проходит в осевом направлении второй замковой детали и покрывает периферийную поверхность второй замковой детали. Каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол. Каждый из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов.

- 1 027230

В другом варианте осуществления настоящего изобретения создано устройство для соединения труб. Устройство содержит первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали, и соединительную муфту для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом. Первое множество шлицов проходит в осевом направлении первой замковой детали и покрывает внутреннюю периферийную поверхность первой замковой детали. Каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине. Каждый из первого множества шлицов имеет ширину, уменьшающуюся при прохождении пары боковых поверхностей от основания к вершине. Второе множество шлицов проходит в осевом направлении второй замковой детали и покрывает наружную периферийную поверхность второй замковой детали. Каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине. Каждый из первого множества шлицов имеет ширину, уменьшающуюся при прохождении пары боковых поверхностей от основания к вершине. Каждый из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью. Пары боковых поверхностей каждого из первого множества шлицов выполнены с возможностью заклинивания между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов и установки на них при выполнении соединения. Соединительная муфта выполнена с возможностью заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежных пар второго множества шлицов с заданным усилием.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1А показано оборудование бурения на углеводороды согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 1В показано оборудование добычи углеводородов согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 2 показана блок-схема соединения для показанного в качестве иллюстрации оборудования.

На фиг. 3 показан блок соединения для двух труб, соединяющихся согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 4 показана с увеличением замковая деталь согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 5 показана с увеличением замковая деталь согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 6 показано сечение замковой детали на верхней трубе согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 7 показано продольное сечение пары замковых деталей на начальной стадии соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 8 показано продольное сечение пары замковых деталей на промежуточной стадии соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 9 показано продольное сечение пары замковых деталей на стадии полного завершения соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 10 показано сечение, демонстрирующее внутреннее устройство пары замковых деталей на стадии полного завершения соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 11 показано поперечное сечение по центру блока соединения на стадии завершения соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 12 показан вид сбоку звена трубы с ориентацией согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 13 показана пара замковых деталей с ориентацией на начальной стадии соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 14 показано поперечное сечение по центру блока соединения с фиксированной ориентацией согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 15 показано поперечное сечение по центру блока соединения с двумя вариантами фиксированной ориентации согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 16 показана охватываемая замковая деталь с электропроводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 17 показана охватывающая замковая деталь с электропроводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 18 показана охватываемая замковая деталь с электропроводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 19 показана охватывающая замковая деталь с электропроводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

- 2 027230

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1А показано оборудование бурения на углеводороды согласно варианту осуществления изобретения. В данном примере оборудование 100 бурения на углеводороды включает в себя буровую вышку 102 и ствол 108 скважины. Вышка 102 включает в себя бурильную колонну 114, обсадную трубу 116 и буровое долото 118 для бурения ствола 108 скважины. Бурильная колонна 114 может включать в себя любое количество бурильных труб 115, соединенных непрерывной цепью с использованием соединительных устройств 119. При использовании в данном документе число позиций означает одну или несколько позиций.

На фиг. 1В показано оборудование добычи углеводородов согласно варианту осуществления изобретения. В данном показанном примере оборудование 101 добычи углеводородов включает в себя станок-качалку 104, ствол 110 скважины и блок 112 хранения. Станок-качалка 104 включает в себя обсадную трубу 120 и насосно-компрессорную трубу 122 для получения углеводородов 124, таких как нефть и газ, например из ствола 110 скважины. Любое множество различных материалов можно использовать в каждой из бурильных труб 115, показанных на фиг. 1А, обсадной трубе 120, а также насоснокомпрессорной трубе 122. Например, без ограничения этим, бурильные трубы 115 на фиг. 1А, обсадная труба 120 и насосно-компрессорная труба 122 могут быть выполнены из материалов, выбранных из следующего: сталь, нержавеющая сталь, никель, медь, алюминий, титан, бетон, специальная керамика, армированные волокном полимерные смолы, термопласт, термически отверждаемый полимер, включающий в себя высокотехнологичные полимеры и смеси, и/или любые другие подходящие материалы и/или любые их комбинации.

Различные иллюстративные примеры вариантов осуществления устанавливают и учитывают ряд различных соображений. Например, иллюстративные варианты осуществления устанавливают и учитывают необходимость использования трубных соединений, стойких к выходу из строя вследствие вращающего усилия, такого как крутящий момент, например передаваемый на трубные соединения во время бурения. В иллюстративных вариантах осуществления устанавливается, что одно решение может включать в себя использование снабженных упорным заплечиком резьбовых соединений. Снабженное упорным заплечиком резьбовое соединение можно включать в состав труб с резьбовыми концами. Затягивание резьбы при свинчивании концов обуславливает опирание конца одной трубы на заплечик или затягивание до упора в заплечик конца другой трубы. Вместе с тем иллюстративные варианты осуществления устанавливают, что прочность снабженного упорным заплечиком резьбового соединения является результатом затягивания с упором одного заплечика в резьбовом соединении. Дополнительно, когда внешние силы, такие как крутящий момент, передаются на такое снабженное упорным заплечиком резьбовое соединение, резьба может пластично деформироваться под действием внешних сил.

При использовании в данном документе труба или трубы являются цилиндрическими устройствами, которые могут иметь или могут не иметь внутреннюю полость. Кроме того, используемые термины труба или трубы включают в себя без ограничения этим бурильную трубу, обсадную трубу, насосно-компрессорную трубу, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу, хвостовики и/или любое другое цилиндрическое устройство, подходящее для использования в стволе скважин для добычи углеводородов. Кроме того, используемые термины труба или трубы включают в себя, без ограничения этим, цилиндрические устройства для бурения, перекачки и установки напорных трубопроводов для локализации притока и распределения воды, переработки и распределения стоков, установки линий электропередачи и установки телекоммуникационных линий. При использовании в данном документе пластическая деформация, когда относится к предмету, означает физическую деформацию предмета под действием приложенных усилий.

Различные иллюстративные варианты осуществления устанавливают и учитывают, что может потребоваться бурильная труба, которая не должна отделяться как при правом, так и при левом вращении. Различные иллюстративные варианты осуществления идентифицируют, что одно решение может включать в себя соединение с использованием зубьев на конце одной секции трубы. Данные зубья на конце одной секции трубы могут соединяться с зубьями на конце другой секции так, что вращающая сила передается между трубами при вращении в любом направлении. Вместе с тем иллюстративные варианты осуществления учитывают, что прочность таких соединений получается в результате соединения зубьев друг с другом. Дополнительно данные зубья не имеют опоры, когда выступают от концов труб. В результате, данные зубья могут пластично деформироваться, когда крутящий момент прикладывается к зубьям в данном соединении. При использовании в данном документе зубья, когда относятся к цилиндрическим предметам, являются предметами, выступающими от одного из круглых концов цилиндрического предмета.

Таким образом, в иллюстративных вариантах осуществления изобретения создано соединение с конусными шлицами для бурильной трубы, обсадной трубы и насосно-компрессорной трубы. При использовании в данном документе шлицы, когда относятся к цилиндрическим предметам, являются приподнятыми поверхностями, установленными на участке наружной поверхности цилиндрического предмета. В одном варианте осуществления устройство содержит первое множество шлицов, установленных вблизи первого конца первой замковой детали, и второе множество шлицов, установленных вблизи второго

- 3 027230 конца второй замковой детали. Первое множество шлицов проходит в аксиальном направлении первой замковой детали. Первое множество шлицов покрывает периферийную поверхность первой замковой детали. Каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине. Пара боковых поверхностей образует острый угол. Второе множество шлицов проходит в аксиальном направлении второй замковой детали. Второе множество шлицов покрывает периферийную поверхность второй замковой детали. Каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине. Пара боковых поверхностей образует острый угол. Каждый из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.

В другом варианте осуществления пары боковых поверхностей каждого из первого множества шлицов заклиниваются между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов и расположены на них при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом. Соединение затягивается для заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежной пары во втором множестве шлицов с заданным усилием.

В другом варианте осуществления вершины каждого шлица из первого множества шлицов и каждого шлица из второго множества шлицов выполнены такой конфигурации, что когда выполняется соединение, образуется первое множество зазоров между каждой вершиной первого множества шлицов и основаниями смежных шлицов во втором множестве шлицов и второе множество зазоров между каждой вершиной второго множества шлицов и основаниями смежных шлицов в первом множестве шлицов.

На фиг. 2 показана блок-схема соединения согласно проиллюстрированному оборудованию. В данном иллюстративном примере соединение 200 включает в себя первую замковую деталь 202 и вторую замковую деталь 204. Например, первая замковая деталь 202 и/или вторая замковая деталь могут быть участками цилиндрических предметов, таких, например, как, без ограничения этим, бурильная труба, насосно-компрессорная труба, обсадная труба, хвостовик, и/или любые другие предметы, подходящие для добычи и/или разведки углеводородов. Кроме того, соединение 200 может быть реализовано в оборудовании бурения на углеводороды и/или оборудовании добычи углеводородов, таком как оборудование 100 бурения на углеводороды, показанное на фиг. 1А, и оборудование 101 добычи углеводородов, показанное на фиг. 1В. Специалист в данной области техники должен знать и учитывать, что существует другое оборудование, в котором можно реализовать соединение 200. Такое другое оборудование может включать в себя, например, оборудование бурения, перекачки и установки напорных трубопроводов, в котором работы бурения, перекачки и установки напорных трубопроводов поддерживают разведку и распределение воды, переработку и распределение стоков, установку линий электропередачи и установку телекоммуникационных линий.

Первая замковая деталь 202 включает в себя первое множество шлицов 206, расположенных вблизи первого конца 208 первой замковой детали 202. Первое множество шлицов 206 покрывает периферийную поверхность 210 первой замковой детали 202 и проходит в осевом направлении 211 первой замковой детали 202. Аналогично вторая замковая деталь 204 включает в себя второе множество шлицов 212, расположенных вблизи второго конца 214 второй замковой детали 204. Второе множество шлицов 212 покрывает периферийную поверхность 216 второй замковой детали 204 и проходит в осевом направлении 217 второй замковой детали 204.

При использовании в данном документе периферийная поверхность, когда относится к предметам, является поверхностью предмета, ограничивающей предмет по окружности. Например, периферийная поверхность может быть поверхностью, соответствующей внутренней окружности цилиндра. Периферийная поверхность может также быть поверхностью, соответствующей внешней окружности цилиндра. Также при использовании в данном документе, осевое направление, когда относится к предметам цилиндрической формы, означает направление, по существу, параллельное центральной оси предмета цилиндрической формы.

В данном иллюстративном варианте осуществления шлицы как в первой замковой детали 202, так и во второй замковой детали 204 имеют форму, образованную основанием 218, вершиной 220 и парой боковых поверхностей 222, проходящих от основания 218 к вершине 220. Пара боковых поверхностей также образует острый угол 224. Каждый шлиц в первом множестве шлицов 206 выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары 226 второго множества шлицов 212 при соединении первого конца 208 первой замковой детали 202 и второго конца 214 второй замковой детали 204 друг с другом для образования соединения 228 первой замковой детали 202 со второй замковой деталью 204.

Показанное на фиг. 2 соединение 200 не означает введения физических или конструктивных ограничений на возможный способ реализации различных иллюстративных вариантов осуществления. Другие компоненты, дополняющие показанные и/или занимающие их место, могут быть использованы. Некоторые компоненты могут являться ненужными в некоторых иллюстративных вариантах осуществления. Также блоки представлены для показа некоторых функциональных компонентов. Один или несколько данных блоков можно объединять и/или разделять на различные блоки при реализации в раз- 4 027230 личных иллюстративных вариантах осуществления.

Например, в одном иллюстративном варианте осуществления первая замковая деталь 202 и вторая замковая деталь 204 могут быть бурильным замком. Первая замковая деталь 202 и вторая замковая деталь 204 могут быть закреплены на концах труб. Первую замковую деталь 202 и вторую замковую деталь 204 можно также выполнять на поверхностях труб вблизи конца труб. Первая замковая деталь 202 и вторая замковая деталь 204 могут иметь различные внутренние диаметры и наружные диаметры. Например, без ограничения этим, первая замковая деталь 202 и вторая замковая деталь 204 могут являться соединительной деталью для труб с диаметром три с половиной дюйма (89 мм), диаметром пять дюймов (127 мм) или любых других размеров, подходящих для использования в разведке и/или добыче углеводородов. В других вариантах осуществления шлицы в первом множестве шлицов 206 и втором множестве шлицов 212 могут иметь размеры, отличающиеся одно от другого. Шлицы первого множества шлицов 206 и второго множества шлицов 212 могут также иметь отличающиеся разносы для одного и другого для размещения шлицов отличающихся размеров.

На фиг. 3 показан блок соединения для двух труб, соединяющихся друг с другом согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. Блок 300 соединения включает в себя первую замковую деталь 302 и вторую замковую деталь 304. Первая замковая деталь 302 включает в себя соединительную муфту 306, кольцо 308 нагрузки и множество шлицов 310. Соединительная муфта 306 выполнена с возможностью скольжения по кольцу 308 нагрузки. Первая замковая деталь 302 также имеет резьбу на внутренней поверхности соединительной муфты 306, которая не видна на данной фигуре. Вторая замковая деталь 304 включает в себя резьбу 312 и множество шлицов 314. Резьба 312 выполнена с возможностью свинчивания с резьбой на внутренней поверхности соединительной муфты 306. В данном примере резьба 312 является правой резьбой, хотя можно использовать левую резьбу в альтернативных вариантах осуществления.

В данном иллюстративном варианте осуществления первая замковая деталь 302 и вторая замковая деталь 304 может быть бурильным замком, прикрепленным к концу трубы. Кроме того, первая замковая деталь 302 и вторая замковая деталь 304 может быть деталью самой трубы вблизи конца трубы. Первая замковая деталь 302 и вторая замковая деталь 304 может быть выполнена на металлорежущем станке или иным способом на самой трубе. В данном примере первая замковая деталь 302 является охватываемым соединительным устройством, а вторая замковая деталь 304 является охватывающим соединительным устройством. В другом примере первая замковая деталь 302 может являться охватывающим соединительным устройством, а вторая замковая деталь 304 охватываемым соединительным устройством. В других примерах первая замковая деталь 302 может быть верхней или нижней замковой деталью относительно второй замковой детали 304.

На фиг. 4 показан увеличенный вид замковой детали на трубе согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере первая замковая деталь 302 и множество шлицов 310 показаны более детально. Каждый из множества шлицов 310 имеет основание 402, вершину 404 и пару боковых поверхностей 406. В данном примере каждый из множества шлицов 310 проходит от основания 402 в осевом направлении 408 к концу 410 первой замковой детали 302. Каждый из множества шлицов 310 также проходит от центральной оси в радиальном направлении 412 от наружной поверхности 414 первой замковой детали 302. Также при использовании в данном документе радиальное направление или радиальное прохождение в отношении предметов цилиндрической формы означает направление, по существу, перпендикулярное центральной оси предмета цилиндрической формы.

Множество шлицов 310 являются конусными, что означает, что при прохождении множества шлицов от основания 402 к вершине 404 ширина 416 множества шлицов 310 уменьшается. Например, данное уменьшение ширины 416 связано с углом 418 между боковыми поверхностями шлицов. Угол 418 между боковыми поверхностями шлицов является углом между парой боковых поверхностей 406. Каждая боковая поверхность в паре боковых поверхностей 406 образует передние углы 419 боковой поверхности, когда каждая боковая поверхность проходит в радиальном направлении 412 от наружной поверхности 414. Кроме того, радиальные выступы множества шлицов 310 от наружной поверхности 414 образуют углубленные зоны 420 между каждым из множества шлицов 310.

В данном иллюстративном варианте осуществления множество шлицов 310 также включает в себя радиусы 422 закругления и фаски 424. Радиусы 422 закругления являются небольшими краевыми участками вблизи сопряжения между множеством шлицов 310 и наружной поверхностью 414 первой замковой детали 302. Фаски 424 являются выкружкой или обжатием боковой кромки 426 множества шлицов 310.

На фиг. 5 показан увеличенный вид замковой детали на трубе согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере вторая замковая деталь 304 и множество шлицов 314 показаны более детально. Форма множества шлицов 314 аналогична форме множества шлицов 310 в том, что каждый из множества шлицов 314 также имеет основание 502, вершину 504 и пару боковых поверхностей 506. Каждый из множества шлицов 314 проходит от основания 502 в осевом направлении к концу 508 второй замковой детали 304. Вместе с тем каждый из множества шлицов 314 проходит внутрь в радиальном направлении от внутренней поверхности 510 второй замковой детали 304. Аналогично множеству шлицов 310 множество шлицов 314 являются конусными и имеют угол 512, об- 5 027230 разованный между парой боковых поверхностей 506. Каждая боковая поверхность в паре боковых поверхностей 506 образует передние углы 513 боковой поверхности при прохождении каждой боковой поверхности в радиальном направлении от внутренней поверхности 510. Кроме того, радиальные выступы множества шлицов 314 от внутренней поверхности 510 образуют углубленные зоны 514 между каждым из множества шлицов 314.

В данном иллюстративном варианте осуществления множество шлицов 312 также включают в себя радиусы 516 закругления и фаски 518. Радиусы 516 закругления и фаски 518 могут быть другим примером радиусов 422 закругления и фасок 424, показанных на фиг. 4. Радиус закругления 516 создает дополнительную поддержку для множества шлицов 314. Фаски 518 обеспечивают шлицам противоположных замковых деталей, таким как множество шлицов 310, показанным на фиг. 4, например, совмещение со шлицами во множестве шлицов 314 и размещение между ними. Радиусы 516 закругления и фаски 518 могут также уменьшать износ и деформацию кромок шлицов, таких как кромка 426 множества шлицов 310, показанных на фиг. 4. Радиусы 516 закругления и фаски 518 могут также уменьшать тенденцию прихвата для кромок противоположных шлицов друг с другом во время стадий соединения и разъединения.

На фиг. 6 показано сечение замковой детали на верхней трубе согласно варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере верхняя замковая деталь 600 включает в себя соединительную муфту 602, кольцо 604 нагрузки, установочные винты 606 и множество шлицов 610. Верхняя замковая деталь 600 является примером одного варианта осуществления первой замковой детали 302, показанной на фиг. 3.

В данном иллюстративном варианте осуществления соединительная муфта 602 имеет участок 612 резьбы, выполненной на внутренней поверхности 614. Внутренняя поверхность 614 соединительной муфты 602 имеет диаметр 616, по существу, равный наружному диаметру 618 кольца 604 нагрузки. Данная конфигурация обеспечивает скольжение внутренней поверхности 614 соединительной муфты 602 в осевом направлении вокруг кольца 604 нагрузки. С другой стороны, участок 620 соединительной муфты 602 имеет внутренний диаметр 622, по существу, меньше диаметра 616 внутренней поверхности 614. Внутренний диаметр 622 также, по существу, равен наружному диаметру 624 верхней замковой детали 600. Внутренний диаметр 622, по существу, равный наружному диаметру 624 верхней замковой детали 600, обеспечивает скольжение соединительной муфты 602 вокруг кольца 604 нагрузки до точки, где участок 620 соединительной муфты 602 входит в контакт с кольцом 604 нагрузки.

Кольцо 604 нагрузки имеет участок внутренней резьбы 626, соответствующей резьбе 628, размещенной на верхней замковой детали 600. Участок внутренней резьбы 626 обеспечивает навинчивание кольца 604 нагрузки на резьбу 628, размещенную на верхней замковой детали 600. Установленное на место кольцо 604 нагрузки может прикрепляться к верхней замковой детали 600 с использованием установочных винтов 606. Любое количество установочных винтов 606 можно использовать для закрепления кольца 604 нагрузки на месте установки. В альтернативных вариантах осуществления кольцо 604 нагрузки может быть выполнено на верхней замковой детали 600. Таким образом, кольцо 604 нагрузки и верхняя замковая деталь 600 могут являться одной физической частью.

На фиг. 7 показано продольное сечение пары замковых деталей на начальной стадии соединения согласно варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере блок 700 соединения включает в себя верхнюю замковую деталь 702 и нижнюю замковую деталь 704. Блок 700 соединения является примером одного варианта осуществления блока 300 соединения, показанного на фиг. 3, а верхняя замковая деталь 702 и нижняя замковая деталь 704 могут служить примерами первой замковой детали 302 и второй замковой детали 304, показанной на фиг. 3, соответственно.

Как показано, верхняя замковая деталь 702 включает в себя множество шлицов 706 на наружной поверхности. Аналогично нижняя замковая деталь 704 включает в себя множество шлицов 707 на внутренней поверхности. В данном примере наружный диаметр 708 верхней замковой детали 702 меньше внутреннего диаметра 709 нижней замковой детали 704. То, что наружный диаметр 708 верхней замковой детали 702 меньше внутреннего диаметра 709 нижней замковой детали 704, обеспечивает установку конца 710 верхней замковой детали 702 внутри конца 712 нижней замковой детали 704. То, что наружный диаметр 708 верхней замковой детали 702 меньше внутреннего диаметра 709 нижней замковой детали 704, также обеспечивает размещение и установку множества шлицов 706 в углублениях между множеством шлицов 707. Блок 700 соединения дополнительно включает в себя соединительную муфту 714, кольцо 716 нагрузки и удерживающее кольцо 718.

В данном иллюстративном варианте осуществления удерживающее кольцо 718 накладывает ограничение на скольжение соединительной муфты 714 в аксиальном направлении от нижней замковой детали 704. Удерживающее кольцо 718 установлено в соединительной муфте 714 с помощью свинчивания резьбы 720 удерживающего кольца 718 с резьбой 722 соединительной муфты 714, когда соединительная муфта 714 скользит по кольцу 716 нагрузки. После свинчивания удерживающее кольцо 718 вступает в контакт с заплечиком 724 кольца 716 нагрузки для ограничения скольжения соединительной муфты 714 от кольца 716 нагрузки и нижней замковой детали 704.

На фиг. 8 показано продольное сечение пары замковых деталей на промежуточной стадии свинчи- 6 027230 вания согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере блок 700 соединения показан с концом 710 верхней замковой детали 702, вставленным внутрь конца 712 нижней замковой детали 704. Верхняя замковая деталь 702 и нижняя замковая деталь 704 уже состыкованы друг с другом. Наружная поверхность 802 верхней замковой детали 702 и внутренняя поверхность 804 нижней замковой детали 704 имеют равные диаметры. Данные аналогичные диаметры обеспечивают соединение наружной поверхности 802 верхней замковой детали 702 с внутренней поверхностью 804 нижней замковой детали 704. С другой стороны, в данном примере концы 710 и 712 не контактируют с поверхностями нижней замковой детали 704 и верхней замковой детали 702 соответственно. Поскольку концы 710 и 712 не контактируют с поверхностями нижней замковой детали 704 и верхней замковой детали 702, концы 710 и 712 не касаются дна, и существуют зазоры 806. Зазоры 806 проходят в аксиальном направлении между верхней замковой деталью 702 и нижней замковой деталью 704.

В данном примере блок 700 соединения также включает в себя уплотнение 808. Уплотнение 808 выполнено с возможностью предотвращения любой протечки текучих сред из соединения, образованного между наружной поверхностью 802 верхней замковой детали 702 и внутренней поверхностью 804 нижней замковой детали 704. Кроме того, заполнитель может вводиться в зазор 806 между концом 710 верхней замковой детали 702 и концом 712 нижней замковой детали 704. Заполнитель может быть выполнен из сжимаемого материала, такого, например, без ограничения этим, как полимер или материал на основе полиуретана. Например, заполнитель может представлять собой полимерное кольцо. Текучие среды могут проходить через блок 700 соединения под некоторым давлением, вызывая возможный износ или эрозию компонентов в блоке 700 соединения. Ввод заполнителя в зазор 806 в блоке 700 соединения может уменьшать величину износа или эрозии на конце 710 верхней замковой детали 702 и конце 712 нижней замковой детали 704.

На фиг. 9 показано продольное сечение пары замковых деталей на стадии завершения соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере блок 700 соединения показан на стадии полного завершения соединения. Соединительная муфта 714 сдвинута в аксиальном направлении вокруг нижней замковой детали 704. Резьба 902, размещенная на внутренней поверхности соединительной муфты 714, вошла в резьбу 904, размещенную на наружной поверхности нижней замковой детали 704, и свинчена с ней.

В данном показанном варианте осуществления при сдвиге соединительной муфты 714 аксиально к нижней замковой детали 704 достигается точка, где кольцо 716 нагрузки начинает физически противодействовать дополнительному аксиальному перемещению соединительной муфты 714 к нижней замковой детали 704. В данной точке, дополнительное затягивание соединительной муфты 714 на резьбе 904 начинает сжимать верхнюю секцию 702 замка и нижнюю секцию 704 замка дополнительно друг с другом. Сжатие верхней замковой детали 702 и нижней замковой детали 704 друг с другом может уменьшать аксиальное расстояние зазоров 806 между верхней замковой деталью 702 и нижней замковой деталью 704. Вместе с тем в данном примере концы 710 и 712 не касаются дна на поверхностях нижней замковой детали 704 и верхней замковой детали 702.

Таким образом, зазоры 806, проходящие в аксиальном направлении между поверхностями верхней замковой детали 702 и нижней замковой детали 704, сохраняются.

На фиг. 10 в сечении показано внутреннее устройство пары замковых деталей на стадии полного завершения соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере показано внутреннее устройство блока 700 соединения на стадии завершения соединения, такого как показано на фиг. 8 и фиг. 9, например. Данный вид внутреннего устройства представляет больше подробностей, относящихся к положению множества шлицов 706 и множества шлицов 707.

Каждый шлиц из множества шлицов 706 состыкован с углубленной зоной, такой как одна из углубленных зон 512, показанных на фиг. 5, расположенных между смежными шлицами из множества шлицов 707. Аналогично каждый шлиц из множества шлицов 707 состыкован с углубленной зоной, такой как одна из углубленных зон 420, показанных на фиг. 4, расположенных между смежными шлицами из множества шлицов 706. В данном примере величина угла 1002 между боковыми поверхностями шлицов, по существу, равна углу 1004 между боковыми поверхностями шлицов.

Поскольку величина угла 1002 между боковыми поверхностями шлицов, по существу, равна величине угла 1004 между боковыми поверхностями шлицов, каждая боковая поверхность шлица из множества шлицов 706 должна входить в контакт с противоположной боковой поверхностью шлица из множества шлицов 707 и устанавливаться на нее. Затягивание соединительной муфты 714 загоняет множество шлицов 706 между множеством шлицов 707 и прижимает к ним. В данном примере множество шлицов 706 и 707 также не касаются дна на противоположных поверхностях верхней замковой детали 702 и нижней замковой детали 704. Таким образом, образуются зазоры 1005 между вершинами 1006 каждого из множества шлицов 706 и 707 и участками боковых поверхностей противоположных шлицов. В данном примере зазоры 1005 могут иметь длину в диапазоне от около 3/32 дюйма до около 9/32 дюйма (2-7 мм) в аксиальном направлении. Вместе с тем в других примерах длина зазоров 1005 может быть увели- 7 027230 чена или уменьшена на основе соображений по затягиванию и/или размеру зазора.

В данном показанном варианте осуществления затягивание соединительной муфты 714 перемещает множество шлицов 706 между множеством шлицов 707 и прижимает к ним. Предварительное нагружение в соединении, обуславливаемое затягиванием соединительной муфты 714, достигается благодаря предпочтительному механизму, созданному клиновидной формой боковых поверхностей каждого из множеств шлицов 706 и 707. При использовании в данном документе предварительное нагружение для замкового соединения относится к усилию в затянутом замковом соединении перед использованием соединения замка для выполнения своей основной функции. Предварительное нагружение является силой сжатия, являющейся результатом сдавливания двух или более поверхностей пары друг с другом во время сборки соединения. Поверхности при сжатии могут затягиваться любыми механическими силами до предела текучести поверхностей, находящихся в контакте.

Предварительное нагружение увеличивает жесткость соединения в блоке 700 соединения между верхней замковой деталью 702 и нижней замковой деталью 704. Жесткость соединения является сопротивлением блока соединения прогибу, когда внешние нагрузки прикладываются к трубной колонне. Предварительное нагружение в соединении обеспечивает работу блока соединения между трубными замками, аналогичную работе непрерывной секции трубы, поскольку блок соединения не прогибается. В данном примере предварительное нагружение прикладывается к блоку 700 соединения при сжатии верхней замковой детали 702 и нижней замковой детали 704 друг с другом в аксиальном направлении. Кроме того, данное предварительное нагружение прикладывается к боковым поверхностям противоположных шлицов. Поскольку существуют зазоры 1005, шлицы в блоке 700 соединения не доходят до дна. Таким образом, дополнительное затягивание соединительной муфты 714 повышает величину предварительного нагружения как в аксиальном, так и периферийном направлениях для блока 700 соединения.

В показанном варианте осуществления выбранный угол 1002 и 1004 между боковыми поверхностями шлицов имеет величину около 18 градусов. Вместе с тем в других предпочтительных вариантах осуществления угол 1002 и 1004 между боковыми поверхностями шлицов может быть выбран в диапазоне от около 10 до около 50 градусов. Специалист в данной области техники должен понимать, что с приближением величины угла между боковыми поверхностями шлицов к 90 градусам предпочтительное действие механизма взаимодействия противоположных шлицов уменьшается. Соответственно с приближением величины угла между боковыми поверхностями шлицов к нулю градусов разборка замковых деталей может стать более трудной после приложения сил к соединению.

Конусная форма множества шлицов 706 и 707 обеспечивает ряд преимуществ блоку 700 соединения. Первое: вершина каждого из шлицов уже основания шлица. Более узкая вершина входит в более широкие углубленные зоны между шлицами на начальной стадии соединения так, как показано на фиг. 7, например. На такой начальной стадии соединения существует зазор между более узкой вершиной шлицов и более широкими углубленными зонами. Зазор обеспечивает вход в зацепления шлицов, не требующий точного выставления на начальной стадии соединения. Второе: площадь контакта между боковыми поверхностями противоположных шлицов обеспечивает передачу крутящего момента между верхней замковой деталью 702 и нижней замковой деталью 704. Передача крутящего момента между боковыми поверхностями обеспечивает как правое, так и левое вращение труб, соединяемых блоком 700 соединения, без отсоединения. Дополнительно, когда множество шлицов 706 загоняют между множеством шлицов 707 и шлицы сжимаются, шлицы заклиниваются друг с другом. Заклинивание множества шлицов 706 и множества шлицов 707 друг с другом уменьшает возможные радиальные зазоры, такие как от люфтов замка, которые могут существовать между боковыми поверхностями противоположных шлицов. Люфт замка в блоке соединения может быть представлен любыми нежелательным зазорами и/или отсутствием соединения между поверхностями противоположных замковых деталей. Заклинивание множества шлицов 706 и множества шлицов 707 друг с другом также образует прочное соединение между верхней замковой деталью 702 и нижней замковой деталью 704. Например, соединение может быть способным выдерживать крутящий момент с величиной, превышающей на около 15% и больше, момент, который способна выдерживать основная труба, и превышающий на около 70% и больше, момент, который способны выдерживать соединения, используемые в настоящее время в бурении.

Другим преимуществом, достигаемым за счет конусной формы множества шлицов 706 и 707, является уменьшение требований по допускам для станочной обработки. Например, неровности могут существовать в одном или нескольких шлицах. Одна из боковых поверхностей шлица может не являться совершенно плоской или угол между боковыми поверхностями шлицов может не быть выполнен точно необходимой величины. Когда противоположные шлицы заклиниваются друг с другом, силы, приложенные к шлицам, смежным с шлицом, имеющим неровность, могут обуславливать деформацию неровностей шлица. Данная деформация неровностей, когда шлицы заклиниваются друг с другом, может уменьшать проблемы, обусловленные неправильными формами.

Показанный на фиг. 10 блок 700 соединения не означает введения физических или конструктивных ограничений способов, которыми различные иллюстративные варианты осуществления могут быть реализованы. Другие компоненты в дополнение и/или для замещения показанных компонентов могут быть использованы. Некоторые компоненты могут не являться необходимыми в некоторых иллюстративных

- 8 027230 вариантах осуществления. Например, в различных иллюстративных вариантах осуществления любое количество шлицов может быть использовано. В других примерах шлицы могут иметь любое количество различных размеров. Дополнительно различные иллюстративные варианты осуществления могут включать в себя шлицы с любым количеством различных углов между боковыми поверхностями шлицов, включающих в себя углы с величиной за пределами любых рассмотренных выше диапазонов. Также дополнительно боковые поверхности шлицов могут быть криволинейными. Например, боковые поверхности шлицов могут иметь скос, который может быть аппроксимирован параболической кривой. Угол между боковыми поверхностями шлицов может быть образован линиями, касательными к точкам на каждой боковой поверхности в паре.

На фиг. 11 показано поперечное сечение по центру блока соединения на стадии завершения соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере блок 1100 соединения показан от центра угла 1102. Блок 1100 соединения показан, как пример одного варианта осуществления блока 700 соединения, показанного на фиг. 7. Блок 1100 соединения включает в себя охватываемую замковую деталь 1104, охватывающую замковую деталь 1106, соединительную муфту 1108 и удерживающее кольцо 1109. Охватываемая замковая деталь 1104 включает в себя множество шлицов 1110. Охватывающая замковая деталь 1106 включает в себя множество шлицов 1112. Как показано, по существу, не возникает периферийных зазоров между множеством шлицов 1110 и 1112, поскольку блок 1100 соединения соединен.

В данном иллюстративном варианте осуществления наружным силам, приложенным к блоку 1100 соединения, противопоставлена жесткость соединения охватываемой замковой детали 1104 и охватывающей замковой детали 1106. Кроме того, если крутящий момент приложен к блоку 1100 соединения, блок 1100 соединения должен испытывать окружное напряжение и окружное растяжение. Кольцевое растяжение в блоке 1100 соединения является противодействием в охватываемой замковой детали 1104, обеспечивающим отвод и противодействие в охватывающей замковой детали 1106, задерживающим утолщение при сжатии двух замковых деталей друг с другом и/или их вращении, прижатыми друг к другу. Кольцевое растяжение в блоке 1100 соединения является силой сопротивления в стенке охватывающей замковой детали 1106, которая создает опору и противодействует кольцевому напряжению в охватываемой замковой детали 1104. Например, толщина стенки 1114 охватываемой замковой детали 1104 обеспечивает опору для множества шлицов 1110. Опора для множества шлицов 1110, обеспечиваемая толщиной стенки 1114 охватываемой замковой детали 1104, уменьшает тенденцию сокращения для множества шлицов 1110. Стенка 1114 также создает площадь опоры для уменьшения воздействия на множество шлицов 1110. Площадь опоры, создаваемая внутренней стенкой 1114, увеличивает величину прилагаемой силы, которую множество шлицов 1110 может выдерживать. Аналогично толщина наружной стенки 1116 охватывающей замковой детали 1106 обеспечивает опору для множества шлицов 1112. Опора для множества шлицов 1112, обеспечиваемая толщиной наружной стенки 1116 охватывающей замковой детали 1106, уменьшает тенденцию расширения множества шлицов 1112. Наружная стенка 1116 также создает площадь опоры для уменьшения воздействия на множество шлицов 1112. Площадь опоры, создаваемая наружной стенкой 1116, увеличивает величину прикладываемой силы, которую множество шлицов 1112 может выдерживать.

Кроме того, внутренняя стенка 1114 создает опору в области между каждым шлицом во множестве шлицов 1110. Опора, создаваемая внутренней стенкой 1114, уменьшает любую тенденцию для шлицов множества шлицов 1110 по сдвигу внутрь. Аналогично наружная стенка 1116 создает опору в области между каждым шлицом во множестве шлицов 1112. Опора, создаваемая наружной стенкой 1116, уменьшает любую тенденцию для шлицов множества шлицов 1112 по сдвигу наружу. Таким образом, цилиндрическая форма внутренней стенки 1114 и наружной стенки 1116 обуславливает равномерное распределение аксиальных и крутящих усилий по множеству шлицов 1110 и 1112 в блоке 1100 соединения. Когда крутящий момент прикладывается к одной замковой детали, крутящий момент передается на другую замковую деталь через множество шлицов 1110 и 1112, что поддерживается окружной жесткостью, обусловленной цилиндрически совмещенными боковыми поверхностями. Таким образом, общая крутильная прочность блока 1100 соединения увеличивается. При использовании в данном документе крутильная прочность в отношении блока соединения означает величину крутящего усилия, которое соединение может выдерживать до наступления предела текучести компонентов блока соединения.

Как показано, оба множества шлицов 1110 и 1112 имеют одинаковые углы 1118 наклона граней боковой поверхности. В данном иллюстративном варианте осуществления величина угла 1118 наклона граней боковой поверхности составляет приблизительно 0 градусов. В данном примере углы 1118 наклона граней боковой поверхности определяются относительно оси цилиндра блока 1100 соединения. Углы 1118 наклона боковой поверхности являются углами между первой линией и второй линией. Первая линия перпендикулярна оси и пересекает боковую поверхность шлица в радиально средней точке грани боковой поверхности. Вторая линия является касательной в радиально средней точке грани боковой поверхности, пересекающейся с первой линией. Как показано на фиг. 11, данные две линии, по существу, совпадают, и, таким образом, угол составляет приблизительно 0 градусов.

Вместе с тем углы 1118 наклона грани боковой поверхности могут изменяться при аксиальном

- 9 027230 сдвиге сечения соединения 1100. Например, вблизи основания шлицов во множестве шлицов 1110 угол наклона грани боковой поверхности может отличаться от угла наклона грани боковой поверхности вблизи основания шлицов во множестве шлицов 1112. Как показано на фиг. 11, углы 1118 наклона грани боковой поверхности составляют ноль градусов. Показанное на фиг. 11 сечение блока 1100 соединения может находиться на аксиально средней точке блока 1100 соединения. Аксиально средняя точка является приблизительно средней точкой между основаниями противоположных шлицов во множестве шлицов 1110 и 1112. При аксиальном сдвиге сечения блока 1100 соединения углы 1118 наклона грани боковой поверхности могут увеличиваться или уменьшаться. Таким образом, углы 1118 наклона грани боковой поверхности могут меняться в блоке 1100 соединения. Кроме того, угол наклона грани боковой поверхности в точке на боковых поверхностях во множестве шлицов 1110 может отличаться от угла наклона грани боковой поверхности в точке на боковых поверхностях во множестве шлицов 1112.

В общем, угол 1118 наклона грани боковой поверхности может быть выбран в диапазоне между около минус 30 градусов и около плюс 30 градусов. Кроме того, угол 1118 наклона грани боковой поверхности может изменяться в блоке 1100 соединения в диапазоне между около минус 30 градусов и около плюс 30 градусов. Специалисты в данной области техники знают и учитывают, что угол, приближающийся к 90 градусам, может обуславливать проскальзывание охватываемой замковой детали 1104 и охватывающей замковой детали 1106 при вращении с увеличением нагрузки от крутящего момента. Специалисты в данной области техники знают и учитывают, что угол, приближающийся к минус 30 градусам, может обуславливать пластическую деформацию материалов замковой детали при некоторых значениях крутящего момента или других сил, приложенных к блоку 1100 соединения.

Показ блока 1100 соединения на фиг. 11 не означает введения физических или архитектурных ограничений на способы, которыми можно реализовать различные иллюстративные варианты осуществления. Другие компоненты можно добавлять или заменять ими показанные компоненты. Некоторые компоненты могут быть не нужны в некоторых иллюстративных вариантах осуществления. Например, в различных иллюстративных вариантах осуществления можно использовать любое множество шлицов. В других примерах шлицы могут иметь любое количество различных размеров. Дополнительно различные иллюстративные варианты осуществления могут включать в себя шлицы с любым количеством различных углов наклона боковой поверхности, включающие в себя углы за пределами любых рассмотренных выше диапазонов. Кроме того, в различных иллюстративных вариантах осуществления можно комбинировать шлицы с различными углами наклона боковой поверхности. Также дополнительно боковые поверхности шлицов во множестве шлицов 1110 и 1112 могут быть криволинейными.

На фиг. 12 показан вид сбоку звена трубы с ориентацией согласно варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере труба 1200 имеет первую замковую деталь 1202 на первом конце 1204 и вторую замковую деталь 1206 на втором конце 1208. В данном примере первая замковая деталь 1202 может являться охватываемой замковой деталью, такой как первая замковая деталь 302, показанная на фиг. 3, и вторая замковая деталь 1206 может являться охватывающей замковой деталью, такой как вторая замковая деталь 304 на фиг. 3. Сокращения 1210 выполнены для иллюстративных целей. Сокращения 1210 обеспечивают улучшенный показ первой замковой детали 1202 и второй замковой детали 1206 на трубе 1200. Соответственно труба 1200 показана без соблюдения масштаба и может быть длиннее, чем показано.

В данном иллюстративном варианте осуществления первая замковая деталь 1202 имеет множество шлицов 1212, а вторая замковая деталь 1206 имеет множество шлицов 1214. Множество шлицов 1214 включает в себя, по меньшей мере, один шлиц 1216 с размером, отличающимся от других шлицов во множестве шлицов 1214. На другом конце трубы 1200 углубленная зона 1218 между шлицами во множестве шлицов 1212 больше других углубленных зон между шлицами во множестве шлицов 1212. Показано, что как шлиц 1216, так и углубленная зона 1218, по существу, отцентрованы по разметочной линии 1220. Разметочная линия 1220 является средней линией, проходящей от первого конца 1204 ко второму концу 1208 на трубе 1200. В данном примере центровка как шлица 1216, так и углубленной зоны 1218 по разметочной линии 1220 создает фиксированную ориентацию для трубы 1200.

В данном показанном варианте осуществления шлиц 1216 больше других шлицов во множестве шлицов 1214. Вместе с тем в других вариантах осуществления шлицы 1216 могут быть меньше других шлицов во множестве шлицов 1214. В другом примере шлицы 1216 могут иметь конусность с углом, отличающимся от других шлицов во множестве шлицов 1214. Также дополнительно отличающийся шлиц может являться частью одной первой замковой детали 1202, и любое количество шлицов отличающегося размера может быть использовано.

На фиг. 13 показана пара замковых деталей с ориентацией на начальной стадии соединения согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере блок 1300 соединения показан на начальной стадии соединения аналогично блоку 700 соединения, показанному на фиг. 7, например. В данном примере в блоке 1300 соединения используют трубы, поддерживающие фиксированную ориентацию, такие как труба 1200, показанная на фиг. 12. Блок 1300 соединения включает в себя верхнюю замковую деталь 1302 и нижнюю замковую деталь 1304. Верхняя замковая деталь 1302 включает в себя углубленную зону 1306, аналогичную углубленной зоне 1218, показанной

- 10 027230 на фиг. 12. Нижняя замковая деталь 1304 включает в себя шлиц 1308, аналогичный шлицу 1216, показанному на фиг. 12.

Блок 1300 соединения выполнен с такой конфигурацией, что шлиц 1308 может годиться только для углубленной зоны 1306 и размещаться в ней, когда полностью завершается соединение верхней замковой детали 1302 с нижней замковой деталью 1304. Выполнение такой конфигурации блока 1300 соединения, что шлиц 1308 может годиться только для углубленной зоны 1306 и размещаться в ней, когда полностью завершается соединение верхней замковой детали 1302 с нижней замковой деталью 1304, обеспечивает блоку 1300 соединения поддержание фиксированной ориентации, показанной разметочной линией 1310. Дополнительно поддержание данной фиксированной ориентации блоку 1300 соединения может обеспечивать всей колонне бурильных труб поддержание выбранной фиксированной ориентации. Дополнительные способы и устройства для поддержания ориентации труб описаны в патенте США № 5950744 под названием Способ и устройство для выставления бурильной трубы и насосно-компрессорной трубы.

На фиг. 14 показано поперечное сечение по центру соединения с фиксированной ориентацией согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном примере блок 1300 соединения показан на стадии полного завершения соединения. Как показано, шлиц 1308 входит в углубленную зону 1306 и размещается в ней. Шлиц 1308 больше других шлицов, и, таким образом, фиксированную ориентацию можно выбирать и поддерживать.

На фиг. 15 показано поперечное сечение по центру соединения с двумя конкретными ориентациями согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном примере блок 1500 соединения является аналогичным блоку 1300 соединения, показанному на фиг. 13. Вместе с тем шлиц 1502 и шлиц 1504 имеют одинаковые размеры. Шлиц 1502 и шлиц 1504 могут размещаться как в углубленной зоне 1506, так и в углубленной зоне 1508. Таким образом, две фиксированных ориентации блока 1500 соединения можно выбрать и поддерживать. В других вариантах осуществления можно получать любое множество вариантов ориентации.

На фиг. 16 показана охватываемая замковая деталь с электропроводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере охватываемая замковая деталь 1600 включает в себя электрические провода 1602 и множество шлицов 1604. Охватываемая замковая деталь 1600 может быть примером одного варианта осуществления первой замковой детали 302, показанной на фиг. 4, включающей в себя электрическую проводку. Как показано, электрические провода 1602 установлены между основаниями смежных шлицов во множестве шлицов 1604.

На фиг. 17 показана охватывающая замковая деталь с проводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере охватывающая замковая деталь 1700 включает в себя электрические контакты 1702 и множество шлицов 1704. Охватывающая замковая деталь 1700 может являться примером одного варианта осуществления второй замковой детали 304, показанной на фиг. 5, включающей в себя электрические контакты. Электрические контакты 1702 установлены на вершинах шлицов во множестве шлицов 1704. Охватывающая замковая деталь 1700 может соединяться с охватываемой замковой деталью, такой как охватываемая замковая деталь 1600, показанная на фиг. 16, так, как показано на фиг. 7-9 и описано выше, например. В данном варианте осуществления электрические контакты 1702 выполнены с возможностью приема электрических проводов, таких как электрические провода 1602, показанные на фиг. 16, при соединении охватывающей замковой детали 1700 секцию 1302 замка с охватываемой замковой деталью 1600, показанной на фиг. 16. Таким образом, можно эксплуатировать электрическую проводку, проходящую через соединение двух труб и/или всю колонну соединенных труб. Дополнительно способы и системы для включения электропроводки в состав труб описаны в патенте США №7226090 В2 под названием Замок для штанг и насосно-компрессорной трубы с несколькими вариантами ориентации, содержащий электрическую проводку.

Иллюстрации электрической проводки и электрических соединений на фиг. 16-17 не означают введения физических или конструктивных ограничений на возможные способы реализации различных иллюстративных вариантов осуществления изобретения. Другие компоненты в дополнение и/или для замещения показанных компонентов могут быть использованы. Некоторые компоненты могут становиться ненужными в некоторых иллюстративных вариантах осуществления. Например, в различных иллюстративных вариантах осуществления можно использовать любое множество электрических проводов и электрических контактов. Электрическую проводку и/или электрические контакты можно вводить в любые различные конфигурации охватываемых и/или охватывающих шлицов. Кроме того, электрическую проводку и контакты можно вводить в стенки самих труб.

На фиг. 18 показана охватываемая замковая деталь с электропроводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере охватываемая замковая деталь 1800 включает в себя шлиц 1802 и множество конусных шлицов 1804. Охватываемая замковая деталь 1800 может быть другим примером варианта осуществления первой замковой детали 302, показанной на фиг. 4, включающей в себя шлиц для электрических соединений. Шлиц 1802 имеет боковые поверхности 1806, по существу, параллельные. Шлиц 1802 дополнительно включает в себя электрический контакт 1808, установленный на вершине шлица 1802. В данном примере шлиц 1802 и электрический контакт, по

- 11 027230 существу, отцентрованы по разметочной линии 1810. Разметочную линию 1810 можно использовать для поддержания фиксированной ориентации для трубных соединений так, как показано на фиг. 12-15 и описано выше, например.

На фиг. 19 показана охватывающая замковая деталь с проводкой согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. В данном иллюстративном примере охватывающая замковая деталь 1900 включает в себя углубленную зону 1902, размещенную внутри шлица 1903 ориентации, и множество из конусных шлицов 1904 со шлицом 1903 ориентации. Охватывающая замковая деталь 1900 может быть другим примером варианта осуществления второй замковой детали 304, показанной на фиг. 5, включающей в себя углубленную зону для электрического соединения. Углубленная зона 1902 имеет стороны 1906, по существу, параллельные. Углубленная зона 1902 дополнительно включает в себя электрический провод 1908, выступающий из основания углубленной зоны 1902.

Охватывающая замковая деталь 1900 может соединяться с охватываемой замковой деталью, такой как охватываемая замковая деталь 1800, показанная на фиг. 18. Данные детали могут стыковаться, как, например, показано на фиг. 7-9 и описано выше. Углубленная зона 1902 выполнена с возможностью размещения шлица 1802, показанного на фиг. 18, при соединении охватывающей замковой детали 1900 с охватываемой замковой деталью 1800, показанной на фиг. 18. По существу, параллельная конфигурация углубленной зоны 1902 и шлица 1802, показанного на фиг. 18, обеспечивает направление электрического провода 1908 в электрические контакты 1808, показанные фиг. 18. Направление электрического провода 1908 с помощью, по существу, параллельной конфигурации может обеспечивать соединение с электрическими контактами 1808, показанными на фиг. 18, и электропроводом 1908 без необходимости введения вручную электрических соединительных устройств 1808, показанного на фиг. 18 и 1908 при соединении охватываемой замковой детали 1800, показанной на фиг. 18 и охватывающей замковой детали 1900 друг с другом.

Хотя шлиц 1802, показанный на фиг. 18, и углубленная зона 1902 могут содействовать соединению электрической проводки, шлиц 1802, показанный на фиг. 18, может не быть конусным, аналогично множеству конусных шлицов 1804, показанных на фиг. 18. Таким образом, шлиц 1802, показанный на фиг. 18, и углубленная зона 1902 могут не обеспечивать преимуществ передачи крутящего момента, аналогичных описанным выше и показанным на фиг. 11. Вместе с тем установка углубленной зоны 1902 внутри шлица 1903 ориентации уменьшает любой возможный отрицательный эффект от использования неконусных шлицов для электрических соединений.

Показанные электрические соединения и шлицы, по существу, с параллельными сторонами на фиг. 18-19 не означают введения физических или конструктивных ограничений на возможные способы реализации различных иллюстративных вариантов осуществления изобретения. Другие компоненты в дополнение и/или для замещения показанных компонентов могут быть использованы. Некоторые компоненты могут становиться ненужными в некоторых иллюстративных вариантах осуществления. Например, в различных иллюстративных вариантах осуществления можно использовать любое множество электрических проводов и электрических контактов. Электрическую проводку и/или электрические контакты можно вводить в любые различные конфигурации охватываемых и/или охватывающих шлицов. Кроме того, любое множество шлицов, по существу, с параллельными боковыми поверхностями можно устанавливать в любом числе различных шлицов или между ними.

В варианте осуществления устройство для соединения некоторого числа труб содержит первое множество шлицов, установленных вблизи первого конца первой замковой детали, второе множество шлицов, установленных вблизи второго конца второй замковой детали, и соединительную муфту для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом.

Первое множество шлицов проходит в осевом направлении первой замковой детали и покрывает внутреннюю периферийную поверхность первой замковой детали. Каждый шлиц из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине. Каждый шлиц из первого множества шлицов дополнительно имеет ширину, уменьшающуюся по мере прохождения пары боковых поверхностей от основания к вершине.

Второе множество шлицов проходит в осевом направлении второй замковой детали и покрывает наружную периферийную поверхность второй замковой детали. Каждый шлиц из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине. Каждый шлиц из второго множества шлицов дополнительно имеет ширину, уменьшающуюся по мере прохождения пары боковых поверхностей от основания к вершине.

Каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.

Дополнительно пары боковых поверхностей каждого из первого множества шлицов выполнены с возможностью заклинивания между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов и могут располагаться на них при выполнении соединения, при этом соединительная муфта выполнена с возможностью заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежной пары вто- 12 027230 рого множества шлицов с заданным усилием.

Первое множество зазоров образуется между каждой вершиной первого множества шлицов и основаниями смежных шлицов второго множества шлицов, и второе множество зазоров образуется между каждой вершиной второго множества шлицов и основаниями смежных шлицов первого множества шлицов. Первое множество зазоров и второе множество зазоров имеют длину в диапазоне от около 3/32 дюйма до около 9/32 дюйма (2-7 мм) в аксиальном направлении после выполнения соединения.

В варианте осуществления первая замковая деталь может соединяться с концом по меньшей мере одного из следующего: штанга, бурильная труба, обсадная труба, насосно-компрессорная труба и хвостовик, и вторая замковая деталь соединяется с концом по меньшей мере одного из следующего: штанга, бурильная труба, обсадная труба, насосно-компрессорная труба и хвостовик.

В другом варианте осуществления первая замковая деталь выполняется на конце по меньшей мере одного из следующего: штанга, бурильная труба, обсадная труба, насосно-компрессорная труба и хвостовик, а вторая замковая деталь выполняется на конце по меньшей мере одного из следующего: штанга, бурильная труба, обсадная труба, насосно-компрессорная труба и хвостовик.

Первая замковая деталь и вторая замковая деталь может содержать материалы, выбранные по меньшей мере одного из следующего: сталь, нержавеющая сталь, никель, медь, алюминий, титан, бетон, специальная керамика, армированная волокном полимерная смола, термопласт, термически отверждаемый полимер, высокотехнологичный полимер и высокотехнологичные полимерные смеси.

Claims (24)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство для соединения секций труб друг с другом, содержащее первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов расположено на периферийной внешней поверхности первой замковой детали, и продолжающихся в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины первого множества шлицов разнесены от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, и при этом первое множество шлицов проходит во внешнем направлении от внешней поверхности первого цилиндрического участка, второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов расположено на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали, и проходящих во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины второго множества шлицов разнесены от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью, и при этом второе множество шлицов проходит по направлению внутрь от внутренней поверхности второго цилиндрического участка, и при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.
2. 2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее соединительную муфту, предназначенную для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом, имеющую первый внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру первой замковой детали, и второй внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру второй замковой детали, и включающую в себя первый участок резьбы на внутренней поверхности соединительной муфты, имеющей второй диаметр, при этом второй диаметр больше первого диаметра, при этом вторая замковая деталь включает в себя второй участок резьбы на ее периферийной внешней поверхности, выполненный с возможностью свинчивания с первым участком резьбы для соединения соединительной муфты со второй замковой деталью, и имеется кольцо, соединенное с периферийной внешней поверхностью первой замковой детали, имеющее наружный диаметр, по существу, равный второму диаметру, и выполненное с возможностью предотвращения соскальзывания соединительной муфты с первой замковой деталью при соединении первой замковой детали и второй замковой детали.
3. 3. Устройство по п.2, в котором пары боковых поверхностей каждого шлица из первого множества шлицов заклинены между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов и расположены на них при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом, при этом соединение затянуто для заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежной пары второго множества шлицов с заданным усилием.
4. 4. Устройство по пп.1, 2 или 3, в котором вершины каждого шлица первого множества шлицов и каждого шлица второго множества шлицов выполнены с такой конфигурацией, что при выполнении соединения образуется первое множество зазоров между каждой вершиной первого множества шлицов и

   - 13 027230 основаниями смежных шлицов второго множества шлицов и второе множество зазоров между каждой вершиной второго множества шлицов и основаниями смежных шлицов первого множества шлицов.
5. 5. Устройство по п.4, в котором первое множество зазоров и второе множество зазоров имеют значение длины, находящееся в диапазоне от 3/32 дюйма до 9/32 дюйма в осевом направлении, когда соединение образовано.
6. 6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором первая замковая деталь является охватываемой замковой деталью и вторая замковая деталь является охватывающей замковой деталью, при этом каждый шлиц первого множества шлицов и каждый шлиц второго множества шлицов имеет размер, по существу, одинаковый, так что первая замковая деталь может соединяться со второй замковой деталью с различными ориентациями.
7. 7. Устройство по любому из пп.1-6, дополнительно содержащее шлиц ориентации второго множества шлицов, имеющий размер, существенно отличающийся от других шлицов второго множества шлицов, и более широкий, чем другие шлицы второго множества шлицов, и углубленную зону, выполненную на первой замковой детали вблизи первого конца, расположенную между парой смежных шлицов второго множества шлицов и приспособленную для размещения шлица ориентации, при этом шлиц ориентации и углубленная зона поддерживают фиксированную ориентацию для соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.
8. 8. Устройство по п.7, в котором шлиц ориентации является первым шлицом ориентации, и углубленная зона является первой углубленной зоной, и дополнительно имеются дополнительный шлиц ориентации второго множества шлицов, имеющий размер, существенно отличающийся от других шлицов второго множества шлицов, и дополнительная углубленная зона, расположенная на первой замковой детали вблизи первого конца, расположенная между парой шлицов второго множества шлицов и приспособленная для размещения шлица ориентации, при этом дополнительный шлиц ориентации и дополнительная углубленная зона поддерживают фиксированную ориентацию для соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.
9. 9. Устройство по любому из пп.1-8, дополнительно содержащее первое множество электрических соединительных устройств, расположенных между основаниями шлицов первого множества шлицов, и второе множество электрических соединительных устройств, расположенных на вершинах шлицов второго множества шлицов, при этом второе множество электрических соединительных устройств выполнено с возможностью соединения с первым множеством электрических соединительных устройств при соединении первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом.
10. 10. Устройство по любому из пп.1-8, дополнительно содержащее дополнительный шлиц, расположенный вблизи первого конца, проходящий в первом осевом направлении первой замковой детали к первому концу и имеющий вершину и пару боковых поверхностей, по существу, параллельных друг другу, первое множество электрических соединительных устройств, расположенных на вершине дополнительного шлица, углубленную зону, расположенную в шлице второго множества шлицов и имеющую пару сторон и основание, причем пара сторон проходит во втором осевом направлении второй замковой детали и, по существу, параллельны друг другу, при этом углубленная зона приспособлена для размещения дополнительного шлица при соединении первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом, и второе множество электрических соединительных устройств, расположенных на основании углубленной зоны и выполненных с возможностью соединения с первым множеством электрических соединительных устройств при соединении первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом.
11. 11. Устройство по любому из пп.1-10, в котором острый угол, образованный парой боковых поверхностей первого множества шлицов, и острый угол, образованный парой боковых поверхностей второго множества шлицов, каждый имеет величину в диапазоне от около 10 до около 50°.
12. 12. Устройство по любому из пп.1-11, в котором первая замковая деталь и вторая замковая деталь имеют цилиндрическую форму, имеющую центральную ось, при этом каждая боковая поверхность из пары боковых поверхностей в первом множестве шлицов и во втором множестве шлицов имеет грань, образующую угол наклона боковой поверхности, который является углом между первой линией, проходящей от центральной оси через радиальную среднюю точку грани боковой поверхности, и второй линией, касательной в радиальной средней точке к грани боковой поверхности, при этом угол наклона боковой поверхности имеет величину в диапазоне от около плюс 30 до минус 30°.
13. 13. Устройство по любому из пп.1-12, в котором один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов, одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, и указанная углубленная зона другого размера вмещает в себя указанный шлиц другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь являются взаимно соединенными.
14. 14. Способ соединения секций труб друг с другом, содержащий следующие стадии: выполнение первого множества шлицов вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов размещают на периферийной внешней поверхности первой замковой детали и

    - 14 027230 указанное первое множество шлицов проходит в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины первого множества шлицов разносят от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, при этом первое множество шлицов проходит по направлению наружу от внешней поверхности первого цилиндрического участка;

    выполнение второго множества шлицов вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов размещают на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали и указанное второе множество шлицов проходит во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины второго множества шлицов разносят от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью и при этом второе множество шлицов проходит по направлению внутрь от внутренней поверхности второго цилиндрического участка; и соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения, при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов.
15. 15. Способ по п.14, дополнительно содержащий следующие стадии:

    установка соединительной муфты вокруг первой замковой детали, при этом соединительная муфта имеет первый внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру первой замковой детали, и второй внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру второй замковой детали, и содержит первый участок резьбы на ее внутренней поверхности, имеющей второй диаметр, при этом второй диаметр больше первого диаметра и вторая замковая деталь имеет второй участок резьбы на ее наружной периферийной поверхности;

    установка кольца вокруг указанной наружной периферийной поверхности первой замковой детали, при этом кольцо имеет наружный диаметр, по существу, равный второму диаметру;

    совмещение первого участка резьбы на внутренней поверхности соединительной муфты со вторым участком резьбы на наружной периферийной поверхности второй замковой детали;

    поворот соединительной муфты в направлении резьбы для соединения соединительной муфты со второй замковой деталью и затягивание соединения соединительной муфты со второй замковой деталью для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом, при этом кольцо предотвращает соскальзывание соединительной муфты с первой замковой детали при соединении первой замковой детали и второй замковой детали.
16. 16. Способ по п.15, в котором затягивание соединения соединительной муфты со второй замковой деталью для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом дополнительно содержит заклинивание пары боковых поверхностей каждого шлица из первого множества шлицов между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом и затягивание соединительной муфты для заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежной пары второго множества шлицов с заданным усилием.
17. 17. Способ по пп.14, 15 или 16, в котором вершины каждого шлица первого множества шлицов и каждого шлица второго множества шлицов выполнены с такой конфигурацией, что при выполнении соединения образуется первое множество зазоров между каждой вершиной первого множества шлицов и основаниями смежных шлицов второго множества шлицов и второе множество зазоров между каждой вершиной второго множества шлицов и основаниями смежных шлицов первого множества шлицов.
18. 18. Способ по любому из пп.14-17, в котором один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов, одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, причем соединяют первый конец первой замковой детали и второй конец второй замковой детали друг с другом для образования соединения, при этом способ дополнительно содержит этап размещения указанного шлица другого размера в указанную углубленную зону другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь взаимно соединены.
19. 19. Устройство для соединения секций труб друг с другом, содержащее первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов расположено на периферийной внешней поверхности первой замковой детали, и продолжающихся в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины первого множества шлицов разнесены от первого конца первой замковой детали, которая образует

    - 15 027230 первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, и при этом первое множество шлицов проходит во внешнем направлении от внешней поверхности первого цилиндрического участка, причем один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов, второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов расположено на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали, и проходящих во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины второго множества шлицов разнесены от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью, и при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между множеством углубленных зон, образованных смежными парами шлицов из второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью, и при этом одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, и причем указанная углубленная зона другого размера вмещает в себя указанный шлиц другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь являются взаимно соединенными.
20. 20. Устройство по п.19 дополнительно содержащее первое множество электрических соединительных устройств, расположенных между основаниями шлицов первого множества шлицов, и второе множество электрических соединительных устройств, расположенных на вершинах шлицов второго множества шлицов, причем второе множество электрических соединительных устройств выполнены с возможностью соединения с первым множеством электрических соединительных устройств, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь соединены друг с другом.
21. 21. Устройство по п.19 или 20, в котором первая замковая деталь и вторая замковая деталь содержат по меньшей мере один из материалов, выбранных из группы, состоящей из стали, нержавеющей стали, никеля, меди, алюминия, титана, бетона, инженерной керамики, полимерной смолы, армированной волокнами, термопласта, термоотверждаемого полимера, высокотехнологичного полимера, смесей высокотехнологичных полимеров.
22. 22. Устройство по п.19, 20 или 21, в котором первая замковая деталь соединена с концом одного из штанги, бурильной трубы, обсадной трубы, насосно-компрессорной трубы и хвостовика, и причем вторая замковая деталь соединена с концом одного из: штанги, бурильной трубы, обсадной трубы, насоснокомпрессорной трубы и хвостовика.
23. 23. Устройство по любому из пп.19-22, в котором первая замковая деталь интегрирована в конец одного из: штанги, бурильной трубы, обсадной трубы, насосно-компрессорной трубы и хвостовика.
24. 24. Способ соединения секций труб друг с другом, посредством устройства по п.19, содержащий следующие стадии:

    выполнение первого множества шлицов вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов размещают на периферийной внешней поверхности первой замковой детали и указанное первое множество шлицов проходит в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины первого множества шлицов разносят от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, при этом первое множество шлицов проходит по направлению наружу от внешней поверхности первого цилиндрического участка, причем один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов, выполнение второго множества шлицов вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов размещают на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали и указанное второе множество шлицов проходит во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины второго множества шлицов разносят от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью, и при этом второе множество шлицов проходит по направлению внутрь от внутренней поверхности второго цилиндрического участка, и соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с

    - 16 027230 другом для образования соединения, при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между множеством углубленных зон, образованных смежными парами шлицов из второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью, и при этом одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, и соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения, и размещение шлица другого размера в углубленной зоне другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь являются взаимно соединенными.