EA042332B1 - SCREW CONNECTION FOR STEEL PIPES - Google Patents

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к резьбовому соединению, используемому для соединения стальных труб.The invention relates to a threaded connection used to connect steel pipes.

Предпосылки к созданию изобретенияPrerequisites for the invention

В нефтяных скважинах, скважинах природного газа и т.д. (далее в совокупности именуемые нефтяные скважины или тому подобное) подземные ресурсы добываются с использованием обсадных труб, которые образуют множество стенок скважины, которые образуют слои, и трубопроводы, расположенные внутри обсадной трубы для добычи нефти или газа. Такие обсадные трубы и трубопроводы составляются путем последовательного соединения большого количества стальных труб, причем для соединения труб используются резьбовые соединения. Стальные трубы, используемые в нефтяных скважинах, также называются трубами для нефтяных скважин.In oil wells, natural gas wells, etc. (hereinafter collectively referred to as oil wells or the like) underground resources are produced using casing pipes that form a plurality of well walls that form layers, and pipelines located inside the oil or gas production casing pipe. Such casing pipes and pipelines are made by connecting a large number of steel pipes in series, and threaded connections are used to connect the pipes. Steel pipes used in oil wells are also called oil well pipes.

Резьбовые соединения обычно классифицируются как интегрального типа и муфтового типа.Threaded connections are generally classified as integral type and socket type.

Интегральное соединение напрямую соединяет трубы нефтяной скважины. В частности, внутренняя резьба предусмотрена на одном конце трубы для нефтяной скважины, в то время как наружная резьба предусмотрена на другом конце, а наружная резьба одной трубы для нефтяной скважины ввинчивается во внутреннюю резьбу другой трубы для нефтяной скважины так, чтобы трубы нефтяной скважины были соединены.Integral connection directly connects oil well pipes. Specifically, a female thread is provided at one end of the oil well pipe while a male thread is provided at the other end, and the male thread of one oil well pipe is screwed into the female thread of the other oil well pipe so that the oil well pipes are connected. .

Соединение муфтового типа соединяет трубы нефтяной скважины с использованием трубчатой муфты. В частности, внутренняя резьба предусмотрена на каждом конце муфтового соединения, в то время как наружная резьба предусмотрена на каждом конце каждой трубы для нефтяной скважины. Затем одна наружная резьба одной трубы нефтяной скважины ввинчивается в одну внутреннюю резьбу муфтового соединения, а одна наружная резьба другой трубы нефтяной скважины ввинчивается в другую внутреннюю резьбу муфтового соединения, так что трубы нефтяной скважины соединяются. То есть, соединение муфтового типа соединяет пару труб, одна из которых является трубой нефтяной скважины, а другая является муфтовым соединением.A sleeve type connection connects oil well pipes using a tubular sleeve. Specifically, an internal thread is provided at each end of the box joint, while an external thread is provided at each end of each oil well pipe. Then, one male thread of one oil well pipe is screwed into one female thread of the box joint, and one male thread of the other oil well pipe is screwed into the other female thread of the box joint, so that the oil well pipes are connected. That is, a box type connection connects a pair of pipes, one of which is an oil well pipe and the other is a box joint.

Концевой участок трубы нефтяной скважины, на котором предусмотрена наружная резьба, включает элемент, который должен быть вставлен во внутреннюю резьбу, предусмотренную на трубе нефтяной скважины или муфтовом соединении, и таким образом, обычно называется ниппелем. Концевой участок трубы нефтяной скважины, на котором предусмотрена внутренняя резьба, включает элемент для приема наружной резьбы, предусмотренной на трубе нефтяной скважины, и таким образом, обычно называется муфтой.An end section of an oil well pipe provided with an external thread includes an element to be inserted into an internal thread provided on the oil well pipe or box joint, and thus is commonly referred to as a pin. An end section of an oil well pipe provided with an internal thread includes an element for receiving an external thread provided on the oil well pipe, and thus is commonly referred to as a sleeve.

В последние годы были разработаны глубокие скважины с более высокими давлениями и более высокими температурами. В глубоких скважинах обычно используются толстостенные трубы нефтяных скважин с высоким сопротивлением давлению. Дополнительно, поскольку комплексное решение проблемы распределения пластового давления по глубине требует увеличения количества слоев обсадной трубы, могут использоваться резьбовые соединения тонкого типа, максимальный внешний диаметр которых, по существу, равен внешнему диаметру тела трубы труб нефтяной скважины. Такие толстостенные соединения или тонкие соединения не только должны обладать высокой прочностью и высокой герметичностью, но и иметь жесткие ограничения по внешнему диаметру, налагаемые для того, чтобы позволить расположить несколько слоев труб нефтяной скважины.In recent years, deeper wells with higher pressures and higher temperatures have been developed. In deep wells, thick-walled oil well pipes with high pressure resistance are commonly used. Additionally, since a complex solution to the problem of formation pressure distribution in depth requires an increase in the number of layers of casing pipe, threaded connections of a thin type can be used, the maximum outer diameter of which is essentially equal to the outer diameter of the pipe body of oil well pipes. Such thick-walled connections or thin-walled connections not only have to have high strength and high tightness, but also have severe outer diameter restrictions imposed in order to allow multiple layers of oil well pipes to be arranged.

Толстостенные соединения и тонкие соединения с жесткими ограничениями по размеру часто проектируются с включением поверхностей промежуточного заплечика и промежуточного уплотнения в середине соединения, как определено, вдоль осевого направления, и двухступенчатой резьбовой системы с наружной и внутренней резьбами, расположенными впереди и позади промежуточных заплечиков/уплотнения, как раскрыто в патенте Японии № 5908905 (Патентный документ 1), публикации WO 2017/104282 (Патентный документ 2) и публикации WO 2015/194160 (Патентный документ 3). В резьбовом соединении с внутренним уплотнением на кончике ниппеля, промежуточное уплотнение в основном предназначено для обеспечения герметичности против внешнего давления.Thick walled and thin connections with tight dimensional limits are often designed to include intermediate shoulder and intermediate seal surfaces in the middle of the joint, as defined along the axial direction, and a two-stage threading system with male and female threads located in front of and behind the intermediate shoulders/seal, as disclosed in Japanese Patent No. 5908905 (Patent Document 1), WO 2017/104282 (Patent Document 2), and WO 2015/194160 (Patent Document 3). In a threaded connection with an internal seal at the tip of the nipple, the intermediate seal is primarily intended to provide a seal against external pressure.

Резьбовое соединение, разработанное таким образом, имеет критические сечения (PICCS и BICCS) в середине соединения, как раскрыто в Патентном документе 1.The threaded joint thus designed has critical sections (PICCS and BICCS) in the middle of the joint as disclosed in Patent Document 1.

Критическое сечение (CCS) представляет собой сечение соединения с минимальной площадью для выдерживания растягивающей нагрузки, когда соединение свинчено. При приложении чрезмерной растягивающей нагрузки высока вероятность разрыва соединения в критическом сечении.The critical section (CCS) is the section of the connection with the minimum area to withstand the tensile load when the connection is made up. When an excessive tensile load is applied, there is a high probability of breaking the connection in the critical section.

В соединении с наружной и внутренней резьбами общей одноступенчатой конструкции резьбы, критическое сечение представляет собой сечение муфты вдоль впадины внутренней резьбы, расположенной на этом одном из концов зацепления между наружной и внутренней резьбами, когда соединение свинчено, которое находится ближе к кончику наружной резьбы. Отношение площади критического сечения (CCSA) к площади А сечения тела трубы для трубы нефтяной скважины, CCSA/A, является известным как эффективность соединения, и широко используется в качестве индикатора прочности на растяжение соединения относительно прочности на растяжение тела трубы для трубы нефтяной скважины. Резьбовое соединение муфтового типа обычно проектируется таким образом, чтобы площадь критического сечения CCSA муфты была больше площади А сечения тела трубы для трубы нефтяной скважины и меньше 110% площади А сечения тела трубы.In connection with the male and female threads of the common single-step thread design, the critical section is the section of the box along the root of the female thread located at that one of the engagement ends between the male and female threads, when the connection is screwed, which is closer to the tip of the male thread. The ratio of critical section area (CCSA) to oil well pipe body area A, CCSA/A, is known as joint efficiency, and is widely used as an indicator of joint tensile strength relative to oil well pipe body tensile strength. A box-type threaded joint is generally designed such that the throat area CCSA of the box is greater than the sectional area A of the pipe body for an oil well pipe and less than 110% of the sectional area A of the pipe body.

- 1 042332- 1 042332

С другой стороны, в резьбовом соединении с двухступенчатой резьбовой конструкцией, сечение только с небольшой площадью для восприятия растягивающей нагрузки также присутствует в середине соединения, как определено, в осевом направлении, как обсуждалось выше, и это сечение является известным как промежуточное критическое сечение (ICCS).On the other hand, in a threaded connection with a two-stage threaded design, a section with only a small area to bear the tensile load is also present in the middle of the connection, as defined in the axial direction, as discussed above, and this section is known as the intermediate critical section (ICCS) .

Документы предшествующего уровня техникиPrior Art Documents

Патентные документы:Patent Documents:

[Патентный документ 1] патент Японии JP 095908905 В,[Patent Document 1] Japanese Patent JP 095908905 B,

[Патентный документ 2] публикация WO 2017/104282 А1,[Patent Document 2] Publication WO 2017/104282 A1,

[Патентный документ 3] публикация WO 2015/194160 А1.[Patent Document 3] Publication WO 2015/194160 A1.

Сущность изобретения Проблемы, решаемые изобретениемSummary of the Invention Problems to be Solved by the Invention

В резьбовом соединении двухступенчатой конструкции резьбы с поверхностями промежуточного заплечика и промежуточным уплотнением, изменения в площади промежуточного критического сечения ниппеля (PICCS), называемой PICCSA (площадь промежуточного критического сечения ниппеля), и площади промежуточного критического сечения муфты (BICCS), называемой BICCSA (площадь промежуточного критического сечения муфты), приводят к изменениям в соотношении нагрузок, распределенных между различными критическими сечениями, когда действуют различные сложные нагрузки, таким образом, изменяя поведение участков соединения в критических сечениях и вблизи них во время деформации растяжения или деформации изгиба. Это влияет на герметичность промежуточного уплотнения между критическими сечениями ниппеля и муфты.In a threaded connection of a two-stage thread design with intermediate shoulder surfaces and an intermediate seal, changes in the pin intermediate critical section area (PICCS), referred to as PICCSA (pin intermediate critical section area), and the box intermediate critical section area (BICCS), referred to as BICCSA (intermediate of the critical section of the coupling) lead to changes in the ratio of loads distributed between different critical sections when various complex loads are applied, thus changing the behavior of the joints in and near the critical sections during tensile or bending deformation. This affects the tightness of the intermediate seal between the critical sections of the nipple and box.

В схемах, где PICCSA+BICCSA является постоянной, если PICCSA является слишком большой, это означает, что BICCSA является слишком маленькой, что означает, что при приложении растягивающей нагрузки, например, величина деформации растяжения участков муфты возле BICCS является большой. В результате уплотняющая поверхность промежуточного уплотнения ниппеля и уплотняющая поверхность промежуточного уплотнения муфты смещены друг от друга в осевом направлении, уменьшая эффективную величину взаимного уплотнения и, таким образом, уменьшая силу контакта между уплотняющими поверхностями, снижающими герметичность. Дополнительно, если BICCSA является маленькой, это означает, что участки муфты рядом с концами муфты имеют меньшую толщину, чем промежуточный заплечик муфты, то есть жесткость участков на промежуточном уплотнении и рядом с ним является маленькой, что увеличивает вероятность изгибающей деформации и т.д. муфты при сложной нагрузке.In designs where PICCSA+BICCSA is constant, if PICCSA is too large, this means that BICCSA is too small, which means that when a tensile load is applied, for example, the amount of tensile strain of the coupling portions near the BICCS is large. As a result, the sealing surface of the intermediate seal of the nipple and the sealing surface of the intermediate seal of the box are axially displaced from each other, reducing the effective amount of mutual sealing and thus reducing the contact force between the sealing surfaces that reduce the tightness. Additionally, if the BICCSA is small, this means that the portions of the box near the ends of the box are thinner than the intermediate shoulder of the box, i.e., the stiffness of the portions at and near the intermediate seal is small, which increases the chance of bending, etc. couplings under heavy load.

С другой стороны, если PICCSA слишком мала, величина деформации растяжения участков ниппеля вблизи PICCS будет большой. В результате уплотняющая поверхность промежуточного уплотнения ниппеля и уплотняющая поверхность промежуточного уплотнения муфты смещены друг от друга в осевом направлении, уменьшая эффективную величину взаимного уплотнения и, таким образом, уменьшая силу контакта между уплотняющими поверхностями, снижающими герметичность.On the other hand, if the PICCSA is too small, the amount of tensile strain of the pin portions near the PICCS will be large. As a result, the sealing surface of the intermediate seal of the nipple and the sealing surface of the intermediate seal of the box are axially displaced from each other, reducing the effective amount of mutual sealing and thus reducing the contact force between the sealing surfaces that reduce the tightness.

Таким образом, герметичность варьируется в зависимости не только от общей площади PICCS и BICCS, но также от распределения площади между PICCS и BICCS.Thus, the tightness varies depending not only on the total area of PICCS and BICCS, but also on the distribution of area between PICCS and BICCS.

Патентный документ 1, рассмотренный выше, раскрывает резьбовое соединение, в котором площадь заплечика максимизирована для обеспечения повышенного сопротивления крутящему моменту, и в то же время площадь CCS сохраняется в пределах ±5% относительно общей площади PICCS и BICCS для поддержания баланса между эффективностью четырех критических сечений, чтобы максимизировать эффективность соединения и обеспечить определенные осевые характеристики соединения.Patent Document 1 discussed above discloses a threaded connection in which the shoulder area is maximized to provide improved torque resistance while the CCS area is kept within ±5% of the total area of the PICCS and BICCS to maintain a balance between the efficiency of the four critical sections. in order to maximize the efficiency of the connection and to ensure certain axial characteristics of the connection.

Патентный документ 2, рассмотренный выше, раскрывает обеспечение соответствующей величины взаимовлияния между поверхностями промежуточного заплечика ниппеля и муфты для обеспечения герметичности и предотвращения щелевой коррозии.Patent Document 2 discussed above discloses providing an appropriate amount of interference between the surfaces of the intermediate shoulder of the pin and box to ensure sealing and prevent crevice corrosion.

Патентный документ 3, рассмотренный выше, раскрывает ниппель, включающий носовую часть, непосредственно продолжающуюся от внутренней уплотняющей поверхности и расположенную между поверхностью внутреннего заплечика на кончике ниппеля и внутренней уплотняющей поверхностью, чтобы гарантировать, что упругое восстановление носовой части усиливает контактное давление между внутренними уплотняющими поверхностями, тем самым, обеспечивая высокую герметичность, главным образом, против внутреннего давления.Patent Document 3 discussed above discloses a nipple including a nose directly extending from the inner sealing surface and located between the surface of the inner shoulder at the tip of the nipple and the inner sealing surface to ensure that the elastic recovery of the nose increases the contact pressure between the inner sealing surfaces, thereby providing high tightness, mainly against internal pressure.

Однако ни один из патентных документов 1-3 не раскрывает влияние соотношения между площадями PICCS и BICCS на герметичность резьбового соединения.However, none of Patent Documents 1-3 discloses the effect of the area ratio between PICCS and BICCS on the tightness of a threaded connection.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение хорошей герметичности в резьбовом соединении для стальных труб с двухступенчатой конструкцией резьбы, включающей промежуточное уплотнение и промежуточные заплечики.It is an object of the present invention to provide a good seal in a threaded joint for steel pipes with a two-step thread design including an intermediate seal and intermediate shoulders.

Средство решения проблемProblem solver

Резьбовое соединение для стальных труб согласно настоящему изобретению представляет собой резьбовое соединение для стальных труб, включающее трубчатый ниппель и трубчатую муфту, при этом ниппель и муфта свинчиваются, когда ниппель ввинчивается в муфту. Ниппель может включать, по порядку от кончика ниппеля к основанию ниппеля: первый участок с наружной резьбой; участок промежу- 2 042332 точного уплотнения; и второй участок с наружной резьбой. Ниппель может дополнительно включать поверхность промежуточного заплечика, предусмотренную между первым участком с наружной резьбой и участком промежуточного уплотнения ниппеля, обращенную к кончику. Муфта может включать в себя, по порядку от внутренней части муфты и далее: первый участок с внутренней резьбой, выполненный таким образом, что первый участок ниппеля с наружной резьбой вставляется в него, когда соединение свинчивается; участок промежуточного уплотнения, выполненный так, что участок промежуточного уплотнения ниппеля устанавливается на него, когда соединение свинчивается; и второй участок с внутренней резьбой, выполненный так, что второй участок с наружной резьбой ниппеля вставляется в него, когда соединение свинчивается. Муфта может дополнительно включать поверхность промежуточного заплечика, предусмотренную между первым участком с внутренней резьбой и участком промежуточного уплотнения муфты. Поверхность промежуточного заплечика муфты обращена к поверхности промежуточного заплечика ниппеля, и поверхности этих заплечиков обращены друг к другу в осевом направлении резьбового соединения. Ниппель может иметь промежуточное критическое сечение ниппеля, расположенное рядом с концом первого участка с наружной резьбой, который расположен ближе к основанию (то есть концу, противоположному концу, связанному с кончиком). Муфта может иметь критическое сечение муфты, расположенное рядом с концом первого участка с внутренней резьбой, который расположен дальше к внутренней части; и промежуточное критическое сечение муфты, расположенное рядом с концом второго участка с внутренней резьбой, который расположен дальше к внутренней части.The threaded connection for steel pipes according to the present invention is a threaded connection for steel pipes, including a tubular nipple and a tubular box, and the nipple and the box are screwed together when the nipple is screwed into the box. The nipple may include, in order from the tip of the nipple to the base of the nipple: a first section with an external thread; section of intermediate compaction 2 042332; and a second section with an external thread. The pin may further include an intermediate shoulder surface provided between the first externally threaded portion and the intermediate seal portion of the pin facing the tip. The box may include, in order from the inside of the box and onwards: a first section with an internal thread, configured so that the first section of the pin with an external thread is inserted into it when the connection is made up; an intermediate seal portion configured such that the intermediate seal portion of the nipple is positioned thereon when the connection is screwed; and a second female thread portion configured such that the second male thread portion of the pin is inserted therein when the connection is made up. The sleeve may further include an intermediate shoulder surface provided between the first internally threaded portion and the intermediate seal portion of the sleeve. The surface of the intermediate shoulder of the coupling faces the surface of the intermediate shoulder of the nipple, and the surfaces of these shoulders face each other in the axial direction of the threaded connection. The pin may have an intermediate throat of the pin located near the end of the first male thread portion that is closer to the base (ie, the end opposite the end associated with the tip). The coupling may have a critical section of the coupling located near the end of the first section with internal thread, which is located further to the inside; and an intermediate critical section of the box located near the end of the second section with internal thread, which is located further to the inside.

Предпочтительно, ниппель и муфта удовлетворяют следующим соотношениям: PICCSA+BICCSA>BCCSA, и 0,70<PICCSA/BICCSA<0,95, где PICCSA представляет собой площадь промежуточного критического сечения ниппеля, найденная, когда ниппель и муфта не свинчены, BICCSA представляет собой площадь промежуточного критического сечения муфты, когда ниппель и муфта не свинчены, a BCCSA представляет собой площадь критического сечения муфты, когда ниппель и муфта не свинчены.Preferably, the pin and box satisfy the following relationships: PICCSA+BICCSA>BCCSA, and 0.70<PICCSA/BICCSA<0.95, where PICCSA is the intermediate throat area of the pin found when the pin and box are not screwed, BICCSA is the area of the intermediate throat of the box when the pin and box are not screwed, and BCCSA is the throat area of the box when the pin and box are not screwed.

Преимущества изобретенияBenefits of the Invention

Изобретение обеспечивает хорошую герметичность в резьбовом соединении для стальных труб с двухступенчатой конструкцией резьбы, включающей промежуточное уплотнение и промежуточные заплечики.EFFECT: invention provides good tightness in a threaded joint for steel pipes with a two-stage thread design, including an intermediate seal and intermediate shoulders.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой вид продольного сечения резьбового соединения для стальных труб согласно варианту осуществления.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a threaded connection for steel pipes according to an embodiment.

Фиг. 2 показывает график отношения между площадью промежуточного критического сечения ниппеля к площади промежуточного критического сечения муфты, с одной стороны, и оцененную герметичность, с другой.Fig. 2 shows a graph of the relationship between the area of the intermediate critical section of the nipple to the area of the intermediate critical section of the box, on the one hand, and the estimated tightness, on the other.

Фиг. 3 показывает отношение между суммой отношения площади промежуточного критического сечения ниппеля и отношения площади промежуточного критического сечения муфты к площади сечения тела трубы стальной трубы, с одной стороны, и оцененную герметичность, с другой.Fig. 3 shows the relationship between the sum of the ratio of the area of the intermediate critical section of the nipple and the ratio of the area of the intermediate critical section of the box to the sectional area of the pipe body of the steel pipe, on the one hand, and the estimated tightness, on the other.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Резьбовое соединение для стальных труб согласно настоящему варианту осуществления включает трубчатый ниппель и трубчатую муфту. Ниппель и муфта свинчиваются, когда ниппель ввинчивается в муфту. Ниппель может быть предусмотрен на конце стальной трубы, такой как труба для нефтяной скважины. Муфта может быть предусмотрена на конце муфтового соединения или на конце другой стальной трубы.The threaded connection for steel pipes according to the present embodiment includes a tubular nipple and a tubular box. The nipple and box are screwed together when the nipple is screwed into the box. The nipple may be provided at the end of a steel pipe such as an oil well pipe. The sleeve may be provided at the end of a box joint or at the end of another steel pipe.

Ниппель может включать, по порядку от своего кончика вперед, носовой участок, участок внутреннего уплотнения, внутренний участок с наружной резьбой, участок промежуточного заплечика, участок промежуточного уплотнения и внешний участок с наружной резьбой. В качестве альтернативы, такая носовая часть и/или участок внутреннего уплотнения могут отсутствовать. Дополнительно, поверхность кончика ниппеля образует внутреннюю поверхность заплечика. Если присутствует носовой участок, поверхность кончика носового участка образует внутреннюю поверхность заплечика. В реализациях, где такой носовой участок отсутствует, и участок кончика ниппеля образован участком внутреннего уплотнения, поверхность кончика участка внутреннего уплотнения образует поверхность внутреннего заплечика. Если ни такая носовая часть, ни такой внутренний участок уплотнения не присутствуют, поверхность кончика внутреннего участка с наружной резьбой или поверхность кончика другого участка, продолжающегося от внутреннего участка с наружной резьбой дополнительно в направлении кончика, может образовывать поверхность внутреннего заплечика. Поверхность внутреннего заплечика ниппеля обращена в осевом направлении кончика.The nipple may include, in order from its tip forward, a nose portion, an inner seal portion, an inner male thread portion, an intermediate shoulder portion, an intermediate seal portion, and an external male thread portion. Alternatively, such nose and/or internal seal portion may be omitted. Additionally, the surface of the pin tip forms the inner surface of the shoulder. If a nasal portion is present, the surface of the tip of the nasal portion forms the inner surface of the shoulder. In implementations where there is no such nose portion and the pin tip portion is formed by the inner seal portion, the tip surface of the inner seal portion forms the inner shoulder surface. If neither such a nose portion nor such an inner seal portion is present, the tip surface of the inner male portion, or the tip surface of another portion extending from the inner male portion further towards the tip, may form the surface of the inner shoulder. The surface of the inner shoulder of the nipple faces the axial direction of the tip.

Внутренний участок с наружной резьбой предусмотрен между участком внутреннего уплотнения и участком промежуточного заплечика. Внутренний участок с наружной резьбой может иметь внешнюю периферию, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику Суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику, может быть предусмотрена на внешней периферии внутреннего участка с наружной резьбой.An inner section with an external thread is provided between the section of the internal seal and the section of the intermediate shoulder. Male male thread portion may have an outer periphery that gradually decreases in diameter towards the tip Tapered threads that gradually decrease in diameter towards the tip may be provided on the outer periphery of the inner male thread portion.

Участок промежуточного заплечика предусмотрен между внутренним участком с наружной резь- 3 042332 бой и участком промежуточного уплотнения. Участок промежуточного заплечика может включать поверхность промежуточного заплечика, которая является перпендикулярной осевому направлению ниппеля или является суживающейся по форме. Поверхность промежуточного заплечика может быть обращена в осевом направлении кончика.The section of the intermediate shoulder is provided between the inner section with an external thread and the section of the intermediate seal. The intermediate shoulder portion may include an intermediate shoulder surface that is perpendicular to the axial direction of the pin or is tapered in shape. The surface of the intermediate shoulder may face in the axial direction of the tip.

Участок промежуточного уплотнения предусмотрен между участком промежуточного заплечика и внешним участком с наружной резьбой.An intermediate seal section is provided between the intermediate shoulder section and the outer section with an external thread.

Внешний участок с наружной резьбой может включать в себя внешнюю периферию, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику, и в которой внешний диаметр конца, более близкого к кончику, больше, чем внешний диаметр конца внутреннего участка с наружной резьбой, более близкого к основанию. Суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику, может быть предусмотрена на внешней периферии внешнего участка с наружной резьбой.The external male thread portion may include an outer periphery whose diameter progressively decreases towards the tip and in which the outer diameter of the end closer to the tip is larger than the outer diameter of the end of the inner male thread closer to the base. A tapered thread, the diameter of which gradually decreases towards the tip, may be provided on the outer periphery of the outer male thread portion.

Муфта может включать, по порядку от ее внутренней части вперед, участок выточки, соответствующий носовому участку ниппеля, участок внутреннего уплотнения, соответствующий участку внутреннего уплотнения ниппеля, внутренний участок с внутренней резьбой, соответствующий внутреннему участку с наружной резьбой ниппеля, участок промежуточного заплечика, соответствующий участку промежуточного заплечика ниппеля, участок промежуточного уплотнения, соответствующий участку промежуточного уплотнения ниппеля, и внешний участок с внутренней резьбой, соответствующий внешнему участку с наружной резьбой ниппеля. Участок выточки может быть сконструирован таким образом, что носовой участок может быть вставлен в него, когда соединение свинчивается, и между носовой частью и участками выточки образуется зазор. В этом случае, внутренняя концевая поверхность участка выточки может образовывать поверхность внутреннего заплечика. В реализации, где ниппель не включает в себя носовой участок, предпочтительно, чтобы такая выточка отсутствовала. Дополнительно, в реализациях, в которых ниппель не содержит участок внутреннего уплотнения, предпочтительно, чтобы муфта также не содержала участка внутреннего уплотнения.The coupling may include, in order from its inner part forward, a recess section corresponding to the nose section of the nipple, an internal seal section corresponding to the section of the internal seal of the nipple, an internal section with internal thread corresponding to the internal section with an external thread of the nipple, an intermediate shoulder section corresponding to the section intermediate shoulder of the nipple, the section of the intermediate seal corresponding to the section of the intermediate seal of the nipple, and the external section with an internal thread corresponding to the external section with an external thread of the nipple. The undercut portion can be designed such that the nose portion can be inserted into it when the joint is screwed in and a gap is formed between the nose and the undercut portions. In this case, the inner end surface of the undercut portion may form the surface of the inner shoulder. In an implementation where the pin does not include a nose portion, it is preferred that such a recess is absent. Additionally, in implementations in which the pin does not include an internal seal portion, it is preferred that the box also does not include an internal seal portion.

Внутренний участок с наружной резьбой предусмотрен между участком внутреннего уплотнения и участком промежуточного заплечика. Внутренний участок с внутренней резьбой может иметь конструкцию, дополняющую конструкцию внутреннего участка с наружной резьбой ниппеля, и иметь внутреннюю периферию, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к внутренней части муфты. Суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к внутренней части муфты, может быть предусмотрен на внутренней периферии внутреннего участка с внутренней резьбой.An inner section with an external thread is provided between the section of the internal seal and the section of the intermediate shoulder. The inner threaded portion may be of a design complementary to that of the inner male threaded portion of the pin and have an inner periphery that gradually decreases in diameter towards the inside of the box. A tapered thread, the diameter of which gradually decreases towards the inside of the box, may be provided on the inner periphery of the inner threaded portion.

Участок промежуточного заплечика предусмотрен между внутренним участком с внутренней резьбой и участком промежуточного уплотнения. Участок промежуточного заплечика может включать поверхность промежуточного заплечика, которая является перпендикулярной осевому направлению муфты или является конической по форме. Эта поверхность промежуточного заплечика обращена к поверхности промежуточного заплечика ниппеля, и эти поверхности обращены друг к другу в осевом направлении резьбового соединения.An intermediate shoulder section is provided between the inner threaded section and the intermediate seal section. The intermediate shoulder portion may include an intermediate shoulder surface that is perpendicular to the axial direction of the sleeve or is conical in shape. This surface of the intermediate shoulder faces the surface of the intermediate shoulder of the nipple, and these surfaces face each other in the axial direction of the threaded connection.

Участок промежуточного уплотнения предусмотрен между участком промежуточного заплечика и внешним участком с внутренней резьбой.An intermediate seal section is provided between the intermediate shoulder section and the outer section with internal thread.

Внешний участок с внутренней резьбой может иметь конструкцию, дополняющую конструкцию внешнего участка с наружной резьбой ниппеля, и постепенно уменьшаться в диаметре по направлению к внутренней части муфты, и иметь внутреннюю периферию, на которой внешний диаметр конца, расположенного дальше к внутренней части, имеет больший внешний диаметр, чем конец внутреннего участка с внутренней резьбой, расположенный дальше к внешней стороне. Суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к внутренней части муфты, может быть предусмотрена на внутренней периферии внешнего участка с внутренней резьбой.The external female thread portion may be of a design complementary to that of the outer male thread portion of the nipple and gradually decrease in diameter towards the inside of the box, and have an inner periphery where the outer diameter of the end located farther to the inside has a greater outer diameter. diameter than the end of the internal threaded portion located farther to the outside. Tapered threads, the diameter of which gradually decreases towards the inside of the box, may be provided on the inner periphery of the outer section with internal threads.

Когда соединение свинчивается, носовой участок ниппеля вставляется в участок выточки муфты. Когда соединение свинчивается, участок внутреннего уплотнения ниппеля устанавливается в участок внутреннего уплотнения муфты посредством посадки с натягом. Когда соединение свинчивается, внутренний участок с наружной резьбой ниппеля ввинчивающимся образом устанавливается во внутренний участок с внутренней резьбой муфты. Когда соединение свинчено, поверхность промежуточного заплечика участка промежуточного заплечика ниппеля обращена к поверхности промежуточного заплечика участка промежуточного заплечика муфты, и эти поверхности обращены друг у другу в осевом направлении. Предпочтительно, когда соединение свинчено, поверхность промежуточного заплечика промежуточного заплечика ниппеля находится в контакте с поверхностью промежуточного заплечика промежуточного заплечика муфты. Когда соединение свинчено, участок промежуточного уплотнения ниппеля устанавливается к участку промежуточного уплотнения муфты посредством посадки с натягом. Когда соединение свинчено, внешний участок с наружной резьбой ниппеля ввинчивающимся образом устанавливается во внешний участок с внутренней резьбой муфты. Предпочтительно, когда соединение свинчено, поверхность внутреннего заплечика ниппеля находится в контакте с поверхностью внутреннего заплечика муфты.When the connection is made up, the nose section of the pin is inserted into the undercut section of the box. When the connection is made up, the inner seal portion of the pin is fitted into the inner seal portion of the box by an interference fit. When the connection is made up, the male male thread portion of the pin is screwed into the female female thread portion of the box. When the connection is screwed, the surface of the intermediate shoulder of the intermediate shoulder portion of the nipple faces the intermediate shoulder surface of the intermediate shoulder portion of the box, and these surfaces face each other in the axial direction. Preferably, when the connection is screwed, the surface of the intermediate shoulder of the intermediate shoulder of the pin is in contact with the surface of the intermediate shoulder of the intermediate shoulder of the box. When the connection is screwed, the intermediate seal portion of the pin is fitted to the intermediate seal portion of the box by an interference fit. When the connection is screwed, the outer male thread portion of the pin is screwed into the outer female thread portion of the box. Preferably, when the connection is screwed, the surface of the inner shoulder of the pin is in contact with the surface of the inner shoulder of the box.

Ниппель имеет промежуточное критическое сечение ниппеля, расположенное рядом с концом су- 4 042332 живающегося внутреннего участка с наружной резьбой с большим диаметром. Положение промежуточного критического сечения ниппеля представляет собой положение рядом с концом внутреннего участка с наружной резьбой с большим диаметром, который имеет наименьшую площадь сечения. Как правило, промежуточное критическое сечение ниппеля представляет собой такое сечение ниппеля, на котором опорные стороны внутренних участков с наружной и внутренней резьбой выходят из контакта, когда соединение свинчено.The nipple has an intermediate critical section of the nipple located near the end of the tapered internal portion with a large diameter external thread. The position of the intermediate critical section of the nipple is the position adjacent to the end of the larger diameter internal male thread portion that has the smallest cross-sectional area. Typically, the intermediate throat of a pin is that section of the pin at which the bearing sides of the internal male and female thread portions come out of contact when the connection is screwed.

Муфта имеет критическое сечение муфты, расположенное рядом с концом суживающегося внутреннего участка с внутренней резьбой с меньшим диаметром (то есть дальше по направлению к внутренней части муфты), и промежуточное критическое сечение муфты, расположенное рядом с концом суживающегося внешнего участка с внутренней резьбой с меньшим диаметром. Положение критического сечения муфты представляет собой положение рядом с концом внутреннего участка с внутренней резьбой с меньшим диаметром, который имеет наименьшую площадь сечения. Как правило, критическое сечение муфты представляет собой такое сечение муфты, на котором опорные стороны внутренних участков с наружной и внутренней резьбой выходят из контакта, когда соединение свинчено. Положение промежуточного критического сечения муфты представляет собой положение рядом с концом внешнего участка с внутренней резьбой с меньшим диаметром, который имеет наименьшую площадь сечения. Как правило, промежуточное критическое сечение муфты представляет собой такое сечение муфты, на котором опорные стороны внешних участков с наружной и внутренней резьбой выходят из контакта, когда соединение свинчено.The coupling has a coupling throat located near the end of the tapered inner section with a smaller diameter internal thread (i.e., further towards the inside of the coupling), and an intermediate coupling critical section located near the end of the tapered outer section with a smaller diameter internal thread . The position of the critical section of the coupling is the position near the end of the inner threaded section with a smaller diameter female thread, which has the smallest sectional area. In general, the critical section of a coupling is that section of the coupling at which the supporting sides of the internal male and female thread portions come out of contact when the connection is made up. The position of the intermediate critical section of the coupling is the position near the end of the outer portion with a smaller diameter female thread, which has the smallest sectional area. Typically, the intermediate critical section of a coupling is that section of the coupling at which the supporting sides of the external male and female thread portions come out of contact when the connection is made up.

Предпочтительно, ниппель и муфта удовлетворяют следующим соотношениям:Preferably, the pin and box satisfy the following relationships:

PICCSA+BICCSA>BCCSA, и 0,70<PICCSA/BICCSA<0,95, где PICCSA представляет собой площадь участка промежуточного критического сечения ниппеля, найденную, когда ниппель и муфта не свинчены, BICCSA представляет собой площадь участка промежуточного критического сечения муфты, когда ниппель и муфта не свинчены, a BCCSA представляет собой площадь участка критического сечения муфты, найденную, когда ниппель и муфта не свинчены.PICCSA+BICCSA>BCCSA, and 0.70<PICCSA/BICCSA<0.95 where PICCSA is the area of the intermediate critical section of the pin found when the pin and box are not screwed, BICCSA is the area of the intermediate critical section of the box when the pin and box are not screwed, and the BCCSA is the area of the box throat found when the pin and box are not screwed.

В контексте настоящего изобретения, различные критические сечения не включают сечения самих резьб различных участков с суживающейся резьбой, а площадь критического сечения определяется как площадь сечения ниппеля или муфты, измеренную в месте за пределами резьбы в идеальных и несовершенных областях резьбы участка с суживающейся резьбой.In the context of the present invention, the various critical sections do not include the sections of the threads themselves of the various taper thread sections, but the critical section area is defined as the sectional area of the pin or box measured at a location outside the threads in the ideal and imperfect thread areas of the tapered section.

Дополнительно, внутренняя периферия ниппеля может иметь внутренний диаметр, который является, по существу, постоянным от носового участка до участка внутреннего уплотнения, внутреннего участка с наружной резьбой, промежуточного заплечики, участка промежуточного уплотнения и до внешнего участка с наружной резьбой. Каждый из участка внутреннего уплотнения и носовой части может иметь внутреннюю периферию, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику.Additionally, the inner periphery of the pin may have an inner diameter that is substantially constant from the nose portion to the inner seal portion, the inner male portion, the intermediate shoulder, the intermediate seal portion, and to the outer male portion. Each of the inner seal portion and nose may have an inner periphery that gradually decreases in diameter towards the tip.

Внутренняя периферия муфты может иметь внешний диаметр, который является, по существу, постоянным от участка внутреннего уплотнения до внутреннего участка с внутренней резьбой, промежуточного заплечика, участка промежуточного уплотнения и в пределах внешнего участка с внутренней резьбой.The inner periphery of the box may have an outer diameter that is substantially constant from the inner seal portion to the inner female portion, the intermediate shoulder, the intermediate seal portion, and within the outer female portion.

PICCSA/BICCSA более предпочтительно составляет не менее чем 0,73, а еще более предпочтительно не менее чем 0,75.PICCSA/BICCSA is more preferably not less than 0.73, and even more preferably not less than 0.75.

PICCSA/BICCSA более предпочтительно составляет не более чем 0,91, а еще более предпочтительно не более чем 0,90.PICCSA/BICCSA is more preferably no more than 0.91, and even more preferably no more than 0.90.

Согласно варианту осуществления, осевое расстояние между промежуточным критическим сечением ниппеля и промежуточным уплотнением ниппеля больше, чем осевое расстояние между промежуточным критическим сечением муфты и участком промежуточного уплотнения муфты. Это снизит степень деформации из-за уменьшения диаметра участка промежуточного уплотнения муфты, вызванного воздействующим на нее внешним давлением, что, как ожидается, улучшит герметичность промежуточного уплотнения против внешнего давления.According to an embodiment, the axial distance between the intermediate critical section of the nipple and the intermediate seal of the nipple is greater than the axial distance between the intermediate critical section of the box and the area of the intermediate seal of the box. This will reduce the degree of deformation due to the reduction in diameter of the intermediate seal portion of the box caused by external pressure acting on it, which is expected to improve the tightness of the intermediate seal against external pressure.

Предпочтительно, ниппель предусмотрен на конце стальной трубы, а муфта предусмотрена на муфтовом соединении. Более конкретно, стальная труба включает в себя тело трубы, а ниппель продолжается от конца тела трубы в осевом направлении. Тело трубы означает участки трубы, которые не находятся в муфте при вставке, когда соединение свинчено. В таких реализациях, предпочтительно, чтобы площадь критического сечения муфты муфтового соединения, BCCSA, была больше площади сечения тела стальной трубы, А. Это обеспечит предел прочности на разрыв резьбового соединения равный пределу прочности на разрыв стальной трубы или превышающий его. Настоящее изобретение может быть подходящим образом реализовано в виде резьбового соединения для стальных труб, тело которых имеет толщину не тоньше 20 мм. В данном случае толщина не тоньше 20 мм означает, что минимальная толщина тела трубы составляет не тоньше 20 мм.Preferably, a pin is provided at the end of the steel pipe and a box is provided at the box joint. More specifically, the steel pipe includes a pipe body, and a nipple extends from the end of the pipe body in the axial direction. The body of the pipe means the portions of the pipe that are not in the socket when inserted when the connection is made up. In such implementations, it is preferred that the critical sectional area of the box joint, BCCSA, be greater than the sectional area of the body of the steel pipe, A. This will provide a tensile strength of the threaded connection equal to or greater than the tensile strength of the steel pipe. The present invention can suitably be implemented as a threaded joint for steel pipes whose body has a thickness of at least 20 mm. In this case, thickness not thinner than 20 mm means that the minimum thickness of the pipe body is not thinner than 20 mm.

Конструкция резьбового соединения для стальных труб.The design of a threaded connection for steel pipes.

Ссылаясь к фиг. 1, резьбовое соединение для стальных труб 1 согласно настоящему варианту осуществления представляет собой резьбовое соединение муфтового типа, которое включает трубчатый ниппель 2 и трубчатую муфту 3, адаптированную чтобы быть навинченной на ниппель 2, когда ниппельReferring to FIG. 1, the steel pipe threaded joint 1 according to the present embodiment is a box type threaded joint which includes a tubular nipple 2 and a tubular box 3 adapted to be screwed onto the nipple 2 when the nipple

- 5 042332 вкручивается внутрь. В показанной реализации, ниппель 2 предусмотрен на конце трубы Т для нефтяной скважины, а муфта 3 предусмотрена на конце муфтового соединения С.- 5 042332 is screwed inside. In the embodiment shown, a nipple 2 is provided at the end of the oil well pipe T and a box 3 is provided at the end of the box joint C.

Ниппель 2 продолжается в осевом направлении от конца тела трубы для трубы Т нефтяной скважины до кончика. Ниппель 2 включает носовой участок 21 (далее именуемый носовая часть), участок 22 внутреннего уплотнения, суживающийся внутренний участок 23 с наружной резьбой, участок 24 промежуточного заплечика, участок 25 промежуточного уплотнения и суживающийся внешний участок 26 с наружной резьбой. Каждый из участков 21-26 имеет трубчатую или кольцевую форму.The nipple 2 extends in the axial direction from the end of the pipe body for the oil well pipe T to the tip. The nipple 2 includes a nose portion 21 (hereinafter referred to as the nose), an inner seal portion 22, a tapered inner portion 23 with an external thread, an intermediate shoulder portion 24, an intermediate seal portion 25, and a tapered outer portion 26 with an external thread. Each of the sections 21-26 has a tubular or annular shape.

Носовая часть 21 расположена дальше в направлении кончика, чем участок 22 внутреннего уплотнения, и образует участок кончика ниппеля 2. Внешняя периферия носовой части 21 продолжается к кончику сразу от внутренней уплотняющей поверхности, предусмотренной на внешней периферии участка 22 внутреннего уплотнения. Внешняя периферия носовой части 21 может быть суживающейся поверхностью, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику. В качестве альтернативы, внешняя периферия носовой части 21 может иметь форму, полученную объединением такой суживающейся поверхности и внешней периферии тела вращения, полученной вращением кривой, такой как дуга, вокруг оси CL трубы. Поверхность кончика носовой части 21 образует поверхность внутреннего заплечика ниппеля 2. Эта поверхность заплечика представляет собой кольцевую поверхность, по существу, перпендикулярную оси CL трубы, но может быть слегка наклонной, так что ее внешняя периферия расположена дальше по направлению к кончику ниппеля 2.The nose portion 21 is located farther in the tip direction than the inner seal portion 22 and forms the tip portion of the pin 2. The outer periphery of the nose portion 21 extends towards the tip immediately from the inner sealing surface provided on the outer periphery of the inner seal portion 22. The outer periphery of the nose portion 21 may be a tapered surface, the diameter of which gradually decreases towards the tip. Alternatively, the outer periphery of the nose 21 may have a shape obtained by combining such a tapering surface and an outer periphery of a body of revolution obtained by rotating a curve, such as an arc, about the pipe axis CL. The tip surface of the nose 21 forms the surface of the inner shoulder of the pin 2. This shoulder surface is an annular surface substantially perpendicular to the pipe axis CL, but may be slightly inclined so that its outer periphery is further towards the tip of the pin 2.

Участок 22 внутреннего уплотнения расположен ближе к кончику, чем внутренний участок 23 с наружной резьбой. Участок 22 внутреннего уплотнения ниппеля расположен между носовой частью 21 и внутренним участком 23 с наружной резьбой. На внешней периферии участка 22 внутреннего уплотнения предусмотрена внутренняя уплотняющая поверхность, диаметр которой уменьшается по направлению к кончику. Форма продольного сечения этой уплотняющей поверхности может быть прямой линией или дугой, или сочетанием прямой линии и дуги.Plot 22 of the internal seal is located closer to the tip than the internal section 23 with external threads. The section 22 of the inner seal of the nipple is located between the bow 21 and the inner section 23 with an external thread. On the outer periphery of the inner seal portion 22, an inner sealing surface is provided, the diameter of which decreases towards the tip. The shape of the longitudinal section of this sealing surface may be a straight line or an arc, or a combination of a straight line and an arc.

Внутренний участок 23 с наружной резьбой предусмотрен между участком 22 внутреннего уплотнения и участком 24 промежуточного заплечика. На внешней периферии внутреннего участка 23 с наружной резьбой предусмотрена суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику.An inner section 23 with an external thread is provided between the section 22 of the inner seal and the section 24 of the intermediate shoulder. On the outer periphery of the internal externally threaded portion 23, a tapering thread is provided, the diameter of which gradually decreases towards the tip.

Участок 24 промежуточного заплечика предусмотрен между внутренним участком 23 с наружной резьбой и участком 25 промежуточного уплотнения, и в конструкции, показанной на фиг. 1, расположен вблизи середины ниппеля 2, как определено, вдоль осевого направления. Участок 24 промежуточного заплечика включает в себя поверхность промежуточного заплечика, по существу, перпендикулярную оси CL трубы. Поверхность промежуточного заплечика сконструирована ступенчатым участком, предусмотренным на внешней периферии ниппеля 2 и расположенным между внутренним участком 23 с наружной резьбой и участком 25 промежуточного уплотнения. Поверхность промежуточного заплечика обращена к кончику. Поверхность промежуточного заплечика может быть слегка наклонной, так что внешняя или внутренняя периферия расположена дальше по направлению к кончику ниппеля 2.An intermediate shoulder portion 24 is provided between the externally threaded inner portion 23 and the intermediate seal portion 25, and in the structure shown in FIG. 1 is located near the middle of the pin 2, as defined along the axial direction. The intermediate shoulder portion 24 includes an intermediate shoulder surface substantially perpendicular to the pipe axis CL. The surface of the intermediate shoulder is designed with a stepped portion provided on the outer periphery of the nipple 2 and located between the externally threaded inner portion 23 and the intermediate seal portion 25 . The surface of the intermediate shoulder faces the tip. The surface of the intermediate shoulder may be slightly sloped so that the outer or inner periphery is further towards the tip of the nipple 2.

Участок 25 промежуточного уплотнения предусмотрен между участком 24 промежуточного заплечика и внешним участком 26 с наружной резьбой. На внешней периферии участка 25 промежуточного уплотнения предусмотрена промежуточная уплотняющая поверхность, диаметр которой уменьшается по направлению к кончику. Форма продольного сечения этой уплотняющей поверхности может быть прямой линией или дугой, или сочетанием прямой линии и дуги.The section 25 of the intermediate seal is provided between the section 24 of the intermediate shoulder and the outer section 26 with an external thread. On the outer periphery of the intermediate seal portion 25, an intermediate sealing surface is provided, the diameter of which decreases towards the tip. The shape of the longitudinal section of this sealing surface may be a straight line or an arc, or a combination of a straight line and an arc.

На внешней периферии внешнего участка 26 с наружной резьбой предусмотрена суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к кончику Внешний и внутренний диаметры конца внешнего участка 26 с наружной резьбой, расположенного ближе к основанию, по существу, равны внешнему и внутреннему диаметрам тела трубы для трубы Т нефтяной скважины.On the outer periphery of the outer section 26 with external threads is provided with tapered threads, the diameter of which gradually decreases towards the tip. T oil well.

Муфта 3 включает в себя участок 31 выточки (далее именуемый выточкой), соответствующий носовой части 21, участок 32 внутреннего уплотнения, соответствующий участку 22 внутреннего уплотнения, суживающийся внутренний участок 33 с внутренней резьбой, соответствующий внутреннему участку 23 с наружной резьбой, участок 34 промежуточного заплечика, соответствующий участку 24 промежуточного заплечика, участок 35 промежуточного уплотнения, соответствующий участку 25 промежуточного уплотнения, и внешний участок 36 с внутренней резьбой, соответствующий внешнему участку 26 с наружной резьбой. Каждый из участков 31-35 имеет трубчатую или кольцевую форму.The sleeve 3 includes a recess portion 31 (hereinafter referred to as a recess) corresponding to the nose 21, an inner seal portion 32 corresponding to the inner seal portion 22, a tapered inner portion 33 with an internal thread corresponding to the inner portion 23 with an external thread, an intermediate shoulder portion 34 , corresponding to the section 24 of the intermediate shoulder, the section 35 of the intermediate seal corresponding to the section 25 of the intermediate seal, and the external section 36 with an internal thread, corresponding to the external section 26 with an external thread. Each of the sections 31-35 has a tubular or annular shape.

Выточка 31 расположена дальше по направлению к внутренней части, чем участок 22 внутреннего уплотнения. То есть выточка 31 расположена в самой внутренней области в муфте 3. Когда соединение свинчено, носовая часть 21 ниппеля вставлена в выточку 31 муфты. Когда соединение свинчено, внутренняя торцевая поверхность выточки 31 функционирует как поверхность внутреннего заплечика, с которой контактирует поверхность внутреннего заплечика ниппеля 2. В качестве альтернативы, когда соединение свинчено, поверхность внутреннего заплечика ниппеля 2 и поверхность внутреннего заплечика муфты 3 могут не контактировать друг с другом, и между ними может быть образован зазор.The recess 31 is located further towards the inside than the section 22 of the internal seal. That is, the undercut 31 is located in the innermost region in the box 3. When the connection is screwed, the pin nose 21 is inserted into the undercut 31 of the box. When the joint is screwed, the inner end surface of the recess 31 functions as the inner shoulder surface with which the inner shoulder surface of the pin 2 contacts. Alternatively, when the joint is screwed, the inner shoulder surface of the pin 2 and the inner shoulder surface of the box 3 may not contact and a gap may be formed between them.

Участок 32 внутреннего уплотнения расположен дальше по направлению к внутренней части, чем внутренний участок 33 с наружной резьбой. Участок 32 внутреннего уплотнения расположен между вы- 6 042332 точкой 31 и внутренним участком 33 с внутренней резьбой. На внутренней периферии участка 32 внутреннего уплотнения предусмотрена поверхность внутреннего уплотнения, диаметр которой уменьшается по направлению к внутренней части муфты (другими словами, по направлению к кончику ниппеля).Plot 32 of the internal seal is located further towards the inside than the internal section 33 with an external thread. The section 32 of the internal seal is located between the point 31 and the internal section 33 with an internal thread. On the inner periphery of the inner seal portion 32, an inner seal surface is provided, the diameter of which decreases towards the interior of the box (in other words, towards the tip of the pin).

Форма продольного сечения этой уплотняющей поверхности может быть прямой линией или дугой или сочетанием прямой линии и дуги.The shape of the longitudinal section of this sealing surface may be a straight line or an arc, or a combination of a straight line and an arc.

Внутренний участок 33 с внутренней резьбой предусмотрен между участком 32 внутреннего уплотнения и участком 34 промежуточного заплечика. На внутренней периферии внутреннего участка 33 с внутренней резьбой предусмотрена суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к внутренней части муфты.An inner section 33 with an internal thread is provided between the section 32 of the inner seal and the section 34 of the intermediate shoulder. On the inner periphery of the inner threaded portion 33, a tapered thread is provided, the diameter of which gradually decreases towards the inside of the box.

Участок 34 промежуточного заплечика предусмотрен между внутренним участком 33 с внутренней резьбой и участком 35 промежуточного уплотнения и, в конструкции, показанной на фиг. 1, расположен рядом с серединой муфты 3, как определено, в осевом направлении. Когда соединение свинчено, участок 34 промежуточного заплечика расположен ближе к кончику, чем участок 24 промежуточного заплечика ниппеля 2. Участок 34 промежуточного заплечика включает в себя поверхность промежуточного заплечика, по существу, перпендикулярную оси CL трубы. Эта поверхность промежуточного заплечика сконструирована ступенчатым участком, предусмотренным на внутренней периферии муфты 3 и расположенным между внутренним участком 33 с внутренней резьбой и участком 35 промежуточного уплотнения. Эта поверхность промежуточного заплечика обращена к поверхности промежуточного заплечика ниппеля 2, и эти поверхности сталкиваются в осевом направлении. В показанной реализации, осевая длина участка 24 промежуточного заплечика ниппеля 2 больше, чем осевая длина участка 34 промежуточного заплечика муфты 3. Альтернативно, осевая длина участка 34 промежуточного заплечика муфты 3 может быть больше, чем осевая длина участка 24 промежуточного заплечика ниппеля 2.An intermediate shoulder portion 34 is provided between the internally threaded inner portion 33 and the intermediate seal portion 35 and, in the construction shown in FIG. 1 is located near the middle of the sleeve 3, as defined in the axial direction. When the connection is screwed, the intermediate shoulder portion 34 is located closer to the tip than the intermediate shoulder portion 24 of pin 2. The intermediate shoulder portion 34 includes an intermediate shoulder surface substantially perpendicular to the pipe axis CL. This surface of the intermediate shoulder is constructed by a stepped portion provided on the inner periphery of the sleeve 3 and located between the female inner portion 33 and the intermediate seal portion 35 . This surface of the intermediate shoulder faces the surface of the intermediate shoulder of the nipple 2 and these surfaces collide in the axial direction. In the embodiment shown, the axial length of the section 24 of the intermediate shoulder of the nipple 2 is greater than the axial length of the section 34 of the intermediate shoulder of the box 3. Alternatively, the axial length of the section 34 of the intermediate shoulder of the box 3 may be greater than the axial length of the section 24 of the intermediate shoulder of the nipple 2.

Участок 35 промежуточного уплотнения предусмотрен между участком 34 промежуточного заплечика и внешним участком 36 с внутренней резьбой. На внутренней периферии участка 35 промежуточного уплотнения предусмотрена промежуточная уплотняющая поверхность, диаметр которой уменьшается по направлению к внутренней части муфты. Форма продольного сечения этой уплотняющей поверхности может быть прямой линией или дугой, или сочетанием прямой линии и дуги.The section 35 of the intermediate seal is provided between the section 34 of the intermediate shoulder and the outer section 36 with internal thread. On the inner periphery of the section 35 of the intermediate seal is provided with an intermediate sealing surface, the diameter of which decreases towards the inside of the coupling. The shape of the longitudinal section of this sealing surface may be a straight line or an arc, or a combination of a straight line and an arc.

На внешней периферии внешнего участка 36 с внутренней резьбой предусмотрена суживающаяся резьба, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к внутренней части муфты.On the outer periphery of the outer section 36 with internal threads is provided tapered thread, the diameter of which gradually decreases towards the inside of the sleeve.

Внутренний участок 33 с внутренней резьбой сконструирован так, что внутренний участок 23 с наружной резьбой может быть ввинчен в него, и, когда соединение свинчено, они находятся в плотно прилегающем контакте друг с другом посредством посадки с натягом. Внешний участок 36 с внутренней резьбой сконструирован таким образом, что внешний участок 26 с наружной резьбой может быть ввинчен в него, и, когда соединение свинчено, они находятся в плотно прилегающем контакте друг с другом посредством посадки с натягом. Когда ниппель 2 ввинчивается, участки 22 и 32 внутреннего уплотнения входят в контакт друг с другом, и, когда соединение свинчено, они находятся в плотном прилегающем контакте друг с другом посредством посадки с натягом. Когда ниппель 2 ввинчивается, участки 25 и 35 промежуточного уплотнения также входят в контакт друг с другом, и, когда соединение свинчено, они находятся в плотном прилегающем контакте друг с другом посредством посадки с натягом. Таким образом, внутренние уплотняющие поверхности участков 22 и 32 внутреннего уплотнения, а также промежуточные уплотняющий поверхности участков 25 и 35 промежуточного уплотнения сильно прижимаются друг к другу с образованием металлических уплотнений. В резьбовом соединении этой конструкции, плотный прилегающий контакт между участками 22 и 32 внутреннего уплотнения обеспечивает герметичность, главным образом, против внутреннего давления. Плотный прилегающий контакт между участками 25 и 35 промежуточного уплотнения обеспечивает герметичность, главным образом, против внешнего давления.The inner thread portion 33 is designed such that the inner thread portion 23 can be screwed into it and, when the connection is screwed, they are in tight contact with each other by an interference fit. The external female portion 36 is designed such that the outer male portion 26 can be screwed into it and, when the connection is screwed, they are in tight contact with each other by means of an interference fit. When the pin 2 is screwed in, the inner seal portions 22 and 32 come into contact with each other, and when the connection is screwed in, they are in tight abutting contact with each other by means of an interference fit. When the pin 2 is screwed in, the intermediate seal portions 25 and 35 also come into contact with each other, and when the connection is screwed in, they are in close abutting contact with each other by means of an interference fit. Thus, the inner sealing surfaces of the inner seal portions 22 and 32 as well as the intermediate sealing surfaces of the intermediate seal portions 25 and 35 are strongly pressed together to form metal seals. In a threaded connection of this design, close fitting contact between the internal seal portions 22 and 32 provides a tight seal primarily against internal pressure. Tight fitting contact between the sections 25 and 35 of the intermediate seal provides tightness, mainly against external pressure.

Когда ниппель 2 ввинчивается, поверхности заплечиков на кончиках ниппеля 2 и муфты 3, а также поверхности промежуточных заплечиков ниппеля 2 и муфты 3 входят в контакт и прижимаются друг к другу, чтобы служить упорами для ограничения ввинчивания ниппеля 2. В качестве альтернативы, соединение может быть сконструировано таким образом, чтобы ни одна из поверхности заплечика кончика и поверхности промежуточного заплечика ниппеля 2 не контактировала с муфтой 3.When the pin 2 is screwed in, the shoulder surfaces on the tips of the pin 2 and the box 3, and the surfaces of the intermediate shoulders of the pin 2 and box 3 come into contact and press against each other to serve as abutments to limit the screwing in of the pin 2. Alternatively, the connection can be designed in such a way that none of the surface of the tip shoulder and the surface of the intermediate shoulder of the nipple 2 does not come into contact with the sleeve 3.

Когда соединение свинчено, между внешней периферией носовой части 21 ниппеля 2 и внутренней периферией выточки 31 муфты 3 образуется зазор. Таким образом, даже когда прилагается чрезмерная растягивающая нагрузка, так что внутренние уплотняющие поверхности ниппеля 2 и муфты 3 немного перемещаются относительно друг друга в осевом направлении с тем, чтобы ослабить контактное давление между этими внутренними уплотняющими поверхностями, контактное давление между внутренними уплотняющими поверхностями ниппеля 2 и муфты 3 не уменьшается, поскольку внутренняя уплотняющая поверхность ниппеля 2 работает вместе с носовой частью 21 для упругого восстановления.When the connection is screwed, a gap is formed between the outer periphery of the nose 21 of the pin 2 and the inner periphery of the undercut 31 of the box 3. Thus, even when an excessive tensile load is applied so that the inner sealing surfaces of the pin 2 and the box 3 move slightly relative to each other in the axial direction so as to relieve the contact pressure between these inner sealing surfaces, the contact pressure between the inner sealing surfaces of the pin 2 and sleeve 3 is not reduced because the inner sealing surface of the nipple 2 works together with the nose 21 to rebound.

Как показано на фиг. 1, ниппель 2 дополнительно включает промежуточное критическое сечение (PICCS) ниппеля, расположенное рядом с тем концом сужающегося внутреннего участка 23 с наружной резьбой, который имеет больший диаметр (т.е. ближе к основанию). Муфта 3 дополнительно включает критическое сечение (BCCS) муфты, расположенное рядом с концом суживающегося внутреннего участ- 7 042332 ка 33 с внутренней резьбой, который имеет меньший диаметр (то есть ближнего к внутренней части муфты), и промежуточное критическое сечение (BICCS) муфты, расположенное рядом с концом суживающегося внешнего участка 36 с внутренней резьбой, который имеет меньший диаметр (т.е. ближнего к внутренней части муфты). Ниппель 2 и муфта 3 сконструированы таким образом, что площади этих критических сечений удовлетворяют следующим выражениям.As shown in FIG. 1, the pin 2 further includes a pin intermediate critical section (PICCS) adjacent to that end of the tapered internal male portion 23 that has a larger diameter (ie, closer to the base). Coupling 3 further includes a critical section (BCCS) of the coupling located near the end of the tapered internal section 33 with internal thread, which has a smaller diameter (i.e., closest to the interior of the coupling), and an intermediate critical section (BICCS) of the coupling, located near the end of the tapered outer section 36 with internal thread, which has a smaller diameter (ie, closest to the inside of the sleeve). The nipple 2 and the sleeve 3 are designed in such a way that the areas of these critical sections satisfy the following expressions.

Выражения.Expressions.

PICCSA+BICCSA>BCCSA, и 0,70<PICCSA/BICCSA<0,95.PICCSA+BICCSA>BCCSA, and 0.70<PICCSA/BICCSA<0.95.

В этих выражениях PICCSA представляет собой площадь PICCS, BICCSA представляет собой площадь BICCS, a BCCSA представляет собой площадь BCCS.In these terms, PICCSA is the PICCS area, BICCSA is the BICCS area, and BCCSA is the BCCS area.

Дополнительно, в резьбовом соединении по настоящему варианту осуществления, осевое расстояние между промежуточным критическим сечением (PICCS) и участком 25 промежуточного уплотнения ниппеля 2 больше, чем осевое расстояние между промежуточным критическим сечением (BICCS) и участком 35 промежуточного уплотнения муфты 3. Более предпочтительно, осевое расстояние между промежуточным критическим сечением (PICCS) ниппеля и участком 25 промежуточного уплотнения может быть больше, чем осевое расстояние между поверхностью промежуточного заплечики и участком 25 промежуточного уплотнения. В реализациях, где промежуточные уплотняющие поверхности участков 25 и 35 промежуточного уплотнения входят в поверхностный контакт, положение на каждой из этих поверхностей, используемое для измерения этих осевых расстояний, может быть средней точкой диапазона поверхностного контакта, как определено, в осевом направлении.Additionally, in the threaded connection of the present embodiment, the axial distance between the intermediate critical section (PICCS) and the intermediate seal portion 25 of the nipple 2 is greater than the axial distance between the intermediate critical section (BICCS) and the intermediate seal portion 35 of the box 3. More preferably, axial the distance between the intermediate critical section (PICCS) of the pin and the intermediate seal portion 25 may be greater than the axial distance between the surface of the intermediate shoulder and the intermediate seal portion 25. In implementations where the intermediate seal surfaces of the intermediate seal portions 25 and 35 come into surface contact, the position on each of these surfaces used to measure these axial distances may be the midpoint of the surface contact range, as defined in the axial direction.

Дополнительно, критическое сечение BCCSA муфты муфтового соединения С больше, чем площадь А сечения тела трубы для трубы Т нефтяной скважины.Additionally, the critical section BCCSA of the box of the box joint C is larger than the sectional area A of the pipe body for the oil well pipe T.

Эффекты резьбового соединения для стальных труб.Effects of a threaded connection for steel pipes.

Настоящий вариант осуществления обеспечивает хорошую герметичность в резьбовом соединении для стальных труб с двухступенчатой конструкцией резьбы, включающей промежуточное уплотнение и промежуточные заплечики. Причина этого будет описана подробно ниже.The present embodiment provides a good seal in a threaded joint for steel pipes with a two-step thread design including an intermediate seal and intermediate shoulders. The reason for this will be described in detail below.

Поскольку общая площадь промежуточного критического сечения (PICCS) ниппеля и промежуточного критического сечения (BICCS) муфты, PICCSA+BICCSA, больше, чем площадь критического сечения (CCS) муфты, BCCSA, обеспечивается определенный предел прочности на разрыв участков 25 и 35 промежуточного уплотнения и близлежащих участков резьбового соединения 1.Since the total area of the intermediate critical section (PICCS) of the pin and the intermediate critical section (BICCS) of the box, PICCSA+BICCSA, is greater than the critical section area (CCS) of the box, BCCSA, a certain tensile strength of sections 25 and 35 of the intermediate seal and nearby is provided. sections of threaded connection 1.

Дополнительно, хотя промежуточное критическое сечение PICCSA ниппеля меньше, чем промежуточное критическое сечение BICCSA муфты, наличие участка 25 промежуточного уплотнения ниппеля 2 между участком 24 промежуточного заплечика и внешним участком 26 с наружной резьбой обеспечивает, что участок 25 промежуточного уплотнения имеет большую площадь сечения, тем самым уменьшая деформацию из-за уменьшения диаметра участка 25 промежуточного уплотнения, возникающую при приложении большого внешнего давления.Additionally, although the intermediate throat PICCSA of the pin is smaller than the intermediate throat BICCSA of the box, the presence of the intermediate seal portion 25 of the pin 2 between the intermediate shoulder portion 24 and the outer male thread portion 26 ensures that the intermediate seal portion 25 has a larger cross-sectional area, thereby reducing deformation due to diameter reduction of the intermediate seal portion 25 that occurs when a large external pressure is applied.

Дополнительно, поскольку отношение площади промежуточного критического сечения (PICCS) ниппеля к площади промежуточного критического сечения (BICCS) муфты, PICCSA/BICCSA, составляет не менее 0,70 и не более 0,95, величина расширения участков ниппеля 2 в промежуточном критическом сечении ниппеля и рядом с ними, возникающая при приложении растягивающей нагрузки, по существу, равна величине расширения участков муфты 3 в промежуточном критическом сечении муфты и рядом с ними, тем самым, предотвращая смещение промежуточной уплотняющей поверхности ниппеля 2 и промежуточной уплотняющей поверхности муфты 3 друг от друга, как определено, в осевом направлении, и предотвращая деформацию изгиба участков на уплотняющих поверхностях и вблизи них для поддержания эффективной величины взаимного влияния уплотнения, предотвращающего снижение герметичности.Additionally, since the ratio of the intermediate critical section area (PICCS) of the pin to the intermediate critical section area (BICCS) of the box, PICCSA/BICCSA, is not less than 0.70 and not more than 0.95, the expansion amount of the sections of the pin 2 in the intermediate critical section of the pin and next to them, arising from the application of a tensile load, is essentially equal to the amount of expansion of the sections of the coupling 3 in the intermediate critical section of the coupling and next to them, thereby preventing the displacement of the intermediate sealing surface of the nipple 2 and the intermediate sealing surface of the coupling 3 from each other, as defined, in the axial direction, and preventing bending deformation of the areas on and near the sealing surfaces to maintain an effective amount of seal mutual influence preventing leakage.

Настоящее изобретение может применяться не только к резьбовым соединениям муфтового типа, но также и к резьбовым соединениям интегрального типа. Дополнительно, носовая часть может не быть предусмотрена на кончике ниппеля. Дополнительно, хотя на фиг. 1 показан вариант осуществления, в котором суживающиеся резьбы различных резьбовых участков являются трапециевидными резьбами, суживающиеся резьбы могут быть круглыми API резьбами, упорными API резьбами или клиновидными резьбами. Настоящее изобретение не ограничено выше иллюстрированными вариантами осуществления, и возможны другие различные модификации без отклонения от духа настоящего изобретения.The present invention can be applied not only to box-type threaded connections, but also to integral-type threaded connections. Additionally, the nose may not be provided at the tip of the nipple. Additionally, although in FIG. 1 shows an embodiment in which the tapered threads of the various threaded portions are trapezoidal threads, the tapered threads may be round API threads, API thrust threads, or wedge threads. The present invention is not limited to the above illustrated embodiments, and various other modifications are possible without deviating from the spirit of the present invention.

ПримерыExamples

Для подтверждения эффектов резьбового соединения для стальных труб согласно настоящему варианту осуществления, численный имитационный анализ проводился упругопластическим методом конечных элементов.In order to confirm the effects of the threaded connection for steel pipes according to the present embodiment, numerical simulation analysis was carried out by the elastoplastic finite element method.

Условия испытания.Test conditions.

Для резьбового соединения муфтового типа для трубы нефтяной скважины было создано множество образцов для испытаний (моделей анализа) с различными значениями соотношения площадей PICCS и BICCS, то есть PICCSA/BICCSA, и анализ упругопластического метода конечных элементов был проведен для каждого испытуемого образца, чтобы сравнить их характеристики. Каждый испытываемый образец представлял собой резьбовое соединение муфтового типа, имеющее базовую конфигурацию,For a socket-type threaded connection for oil well pipe, a plurality of test specimens (analysis models) with different values of the PICCS and BICCS area ratio, i.e. PICCSA/BICCSA, were created, and an elastoplastic finite element analysis was performed for each test specimen to compare them. characteristics. Each test specimen was a socket-type threaded connection having a basic configuration,

- 8 042332 показанную на фиг. 1. Общие условия испытаний предусмотрены ниже:- 8 042332 shown in FIG. 1. General test conditions are provided below:

(1) Анализ моделей.(1) Model analysis.

Созданные модели анализа представляли собой двухмерные осе симметричные модели. То есть резьбовые участки 23, 26, 33 и 36 не имели конструкции спиральной резьбы; вместо этого были созданы двухмерные осесимметричные модели, которые включали выступающие участки в форме кольца с таким же шагом и такой же формой сечения, как и у резьб предполагаемых реальных изделий, причем выступающие участки были разделены на равное расстояние. Различные трактаты и другие публикации доказывают, что значения герметичности по результатам анализа МКЭ, основанного на таких двухмерных осе симметричных моделях, могут рассматриваться как эквивалентные значениям герметичности предполагаемых реальных изделий.The created analysis models were two-dimensional axisymmetric models. That is, the threaded portions 23, 26, 33, and 36 did not have a helical thread design; instead, two-dimensional axisymmetric models were created that included ring-shaped protrusions with the same pitch and the same cross-sectional shape as the threads of the intended real products, with the protrusions divided by an equal distance. Various treatises and other publications prove that leak tightness values from FEM analysis based on such 2D axisymmetric models can be considered equivalent to leak tightness values of assumed real products.

(2) Размеры стальной трубы 7-5/8 [дюйма] х 1,06 [дюйма] (с внешним диаметром 193,7 [мм] и толщиной стенки 27,0 [мм]).(2) Dimensions of steel pipe 7-5/8 [in] x 1.06 [in] (with outer diameter 193.7 [mm] and wall thickness 27.0 [mm]).

(3) Сорт стали стальной трубы Р110 в соответствии со стандартами API (углеродистая сталь с номинальным пределом текучести 110 [тыс.фунтов/кв.дюйм]).(3) Steel grade of steel pipe P110 according to API standards (carbon steel with a nominal yield strength of 110 [psi]).

Для осуществления анализа методом конечных элементов, каждый образец для испытаний моделировался таким образом, чтобы материал представлял собой упругопластический объект с изотропным упрочнением; коэффициент упругости 210 [ГПа]; и предел текучести был 110 [тыс.фунтов/кв.дюйм] (758,3 [МПа]) для 0,2% условного предела текучести.To perform finite element analysis, each test specimen was modeled such that the material was an elastoplastic object with isotropic hardening; elasticity coefficient 210 [GPa]; and the yield strength was 110 [ksi] (758.3 [MPa]) for 0.2% proof strength.

(4) Размеры резьбы, принятые в двумерных осесимметричных моделях:(4) Thread sizes adopted in 2D axisymmetric models:

шаг резьбы: 5,08 мм, угол наклона опорной стороны резьбы: -3°, угол наклона закладной стороны резьбы: 10°, зазор закладной стороны: 0,15 мм.thread pitch: 5.08 mm, angle of inclination of the supporting side of the thread: -3°, inclination angle of the embed side of the thread: 10°, gap of the embed side: 0.15 mm.

(5) Площадь критического сечения (BCCSA) муфты 106% площади А сечения тела трубы стальной трубы.(5) Critical Sectional Area (BCCSA) of the coupling 106% of the sectional area A of the pipe body of the steel pipe.

Способ оценки.Assessment method.

Для каждого испытываемого образца, затягивание резьб моделировалось для анализа перед повторной сложной нагрузкой, имитирующей испытание ISO 13679 2011 Серии А, к модели, которая была изготовлена, для оценки герметичности. Герметичность оценивалась на основе наименьшего из значений, полученных путем деления на приложенное внутреннее давление контактной силы на единицу длины, измеренное в окружном направлении внутренних уплотняющих поверхностей ниппеля и муфты во время частей цикла внутреннего давления истории повторных нагрузок (т.е. квадранты I и II), а также была оценена на основе наименьшего из значений, полученных путем деления на приложенное внешнее давление контактной силы на единицу длины, измеренное в окружном направлении промежуточных уплотняющих поверхностей ниппеля и муфты во время частей цикла внешнего давления истории повторных нагрузок (т.е. квадранты III и IV). Более высокие значения означают лучшую герметичность уплотняемых поверхностей.For each test specimen, the tightening of the threads was simulated for analysis before repeated complex loading, simulating the ISO 13679 2011 Series A test, to the model that was made, to evaluate the tightness. Leak tightness was evaluated based on the smallest of the values obtained by dividing by the applied internal pressure of the contact force per unit length measured in the circumferential direction of the internal sealing surfaces of the pin and box during the internal pressure cycle portions of the repetitive loading history (i.e. quadrants I and II) , and was also evaluated based on the smallest of the values obtained by dividing by the applied external contact force pressure per unit length measured in the circumferential direction of the intermediate sealing surfaces of the pin and box during the external pressure cycle portions of the reload history (i.e. quadrants III and IV). Higher values mean better tightness of the sealing surfaces.

Герметичность оценивалась с использованием следующих двух уровней относительно характеристик испытываемого образца №9 (отношение площади PICCS к площади BICCS, то есть PICCSA/BICCSA, равное 1) во время внутреннего и внешнего частей цикла, которые представлены 1,000:Leak-tightness was evaluated using the following two levels with respect to Test Sample #9 performance (PICCS area to BICCS area ratio, i.e. PICCSA/BICCSA equal to 1) during the inner and outer portions of the run, which are represented by 1,000:

^o : герметичность по отношению к внутреннему давлению была не ниже 1,000, и герметичность по отношению к внешнему давлению была не ниже 1,100; а также ^x : герметичность по отношению к внутреннему давлению была ниже 1,000, или герметичность по отношению к внешнему давлению была ниже 1,100. ^o : tightness against internal pressure was not lower than 1.000, and tightness against external pressure was not lower than 1.100; and ^x : tightness against internal pressure was below 1.000, or tightness against external pressure was below 1.100.

Таблица представляет собой сводку условий испытания и вычислений для различных испытываемых образцов.The table is a summary of the test conditions and calculations for various test specimens.

- 9 042332- 9 042332

ICCSA [мм²]ICCSA [ ^mm2 ] Отноше ние ICCSA ICCSA relation Отношен не PICCSA+ BICCSA Not related to PICCSA+ BICCSA PICCS А/ BICCSA PICCS A/ BICCSA Цикл нагрузки Load cycle Герметич н. Hermetic n. Эценк а Etsenk a # № 1 ## 1 Ниппел ь Nipple 7727,224 7727.224 0,546 0.546 1,19 1.19 0,84 0.84 внешнее external 1,144 1.144 о O Муфт а Coupling a 9158,889 9158.889 0,647 0.647 внутреннее internal 1,009 1.009 # № 2 ## 2 Ниппеш Nippesh 7427,757 7427.757 0,525 0.525 1,17 1.17 0,81 0.81 внешнее external 1,135 1.135 о O Муфт а Coupling a 9158,889 9158.889 0,647 0.647 внутреннее internal 1,009 1.009 # № 3 ## 3 Ниппель Nipple 7075,942 7075.942 0,500 0.500 1,15 1.15 0,77 0.77 внешнее external 1,135 1.135 о O Муфт а Coupling a 9158,889 9158.889 0,647 0.647 внутреннее internal 1,009 1.009 # № 4 ## 4 Ниппель Nipple 6720,343 6720.343 0,475 0.475 1,12 1.12 0,73 0.73 внешнее external 1,135 1.135 о O Муфт а Coupling a 9158,889 9158.889 0,647 0.647 внутреннее internal 1,018 1.018 # № 5 ## 5 Ниппель Nipple 6366,752 6366.752 0,450 0.450 1,10 1.10 0,70 0.70 внешнее external 1,117 1.117 о O Муфт а Coupling a 9158,889 9158.889 0,647 0.647 внутреннее internal 1,018 1.018 # № 6 ## 6 Ниппель Nipple 7727,224 7727.224 0,546 0.546 1,17 1.17 0,87 0.87 внешнее external 1,144 1.144 о O Муфт а Coupling a 8843,869 8843.869 0,625 0.625 внутреннее internal 1,009 1.009 # № 7 ## 7 Ниппель Nipple 7727,224 7727.224 0,546 0.546 1,15 1.15 0,91 0.91 внешнее external 1,126 1.126 о O Муфт а Coupling a 8488,780 8488.780 0,600 0.600 внутреннее internal 1,009 1.009 # № 8 ## 8 Ниппель Nipple 7727,224 7727.224 0,546 0.546 1,12 1.12 0,95 0.95 внешнее external 1,126 1.126 о O Муфт а Coupling a 8136,267 8136.267 0,575 0.575 внутреннее internal 1,009 1.009 # № 9 ## 9 Ниппель Nipple 7727,224 7727.224 0,546 0.546 1,10 1.10 0,99 0.99 внешнее external 1,000 1,000 X X Муфт а Coupling a 7782,341 7782.341 0,550 0.550 внутреннее internal 1,000 1,000 #№ #№ Ниппель Nipple 5499,800 5499.800 0,389 0.389 1,04 1.04 0,60 0.60 внешнее external 1,045 1.045 X X 10 10 Муфт а Coupling a 9158,889 9158.889 0,647 0.647 внутреннее internal 1,018 1.018

Испытываемые образцы от №1 до №8 являются примерами согласно настоящему изобретению, тогда как образцы для испытаний №9 и №10 являются сравнительными примерами. Испытываемые образцы №2-№5 и №10 имеют одну и ту же муфту с испытываемым образцом №1, но имеют разные размеры ниппеля. Испытываемые образцы №6-№9 имеют один и тот же ниппель, что и испытываемый образец №1, но имеют разные размеры муфты. Термины в таблице определены следующим образом:Test samples No. 1 to No. 8 are examples according to the present invention, while test samples No. 9 and No. 10 are comparative examples. Test Samples #2-#5 and #10 have the same box as Test Sample #1 but have different pin sizes. Test Samples #6-#9 have the same nipple as Test Sample #1 but have different box sizes. The terms in the table are defined as follows:

Pin: ниппель; Box: муфта; ICCSA: площадь промежуточного критического сечения ниппеля и муфты; Ratio of ICCSA: отношение площади промежуточного критического сечения к площади А сечения тела стальной трубы; Ratio of PICCSA+BICCSA: сумма отношения площади промежуточного критического сечения ниппеля и отношения площади промежуточного критического сечения муфты каждого испытываемого образца; PICCSA/BICCSA: отношение площади промежуточного критического сечения ниппеля к площади промежуточного критического сечения муфты каждого испытываемого образца; Load Cycle: тип части цикла нагрузки; External: часть цикла внешнего давления; Internal: часть цикла внутреннего давления; Sealability: герметичность; и Eval.: результаты оценки.Pin: nipple; Box: clutch; ICCSA: pin and box intermediate critical section area; Ratio of ICCSA: the ratio of the area of the intermediate critical section to the area A of the section of the body of the steel pipe; Ratio of PICCSA+BICCSA: sum of the ratio of the area of the intermediate critical section of the nipple and the ratio of the area of the intermediate critical section of the box of each test sample; PICCSA/BICCSA: the ratio of the area of the intermediate critical section of the nipple to the area of the intermediate critical section of the box of each test sample; Load Cycle: type of part of the load cycle; External: part of the external pressure cycle; Internal: part of the internal pressure cycle; Sealability: tightness; and Eval.: evaluation results.

Значения площадей сечения и соотношений площадей в таблице были получены, когда ниппель и муфта не были свинчены.The sectional areas and area ratios in the table were obtained when the pin and box were not screwed together.

На основе результатов испытаний, показанных в таблице, фиг. 2 графически показывает взаимосвязь между отношением площади промежуточного критического сечения ниппеля к площади промежуточного критического сечения муфты, с одной стороны, и герметичностью, с другой. Фиг. 3 показывает соотношение между суммой отношений площадей промежуточного критического сечения ниппеля и муфты, с одной стороны, и герметичностью, с другой.Based on the test results shown in the table, FIG. 2 graphically shows the relationship between the ratio of the area of the intermediate critical section of the nipple to the area of the intermediate critical section of the coupling, on the one hand, and tightness, on the other. Fig. 3 shows the relationship between the sum of the ratios of the areas of the intermediate critical section of the nipple and box, on the one hand, and tightness, on the other.

Как будет понятно из фиг. 2, когда PICCSA/BICCSA было не ниже 0,70 и не выше 0,95, герметичность против внешнего давления увеличивалась до 1,10 и выше, что означает значительное улучшение; в частности, герметичность против внешнего давления поддерживалась на уровне 1,13 или выше, когда PICCSA/BICCSA было не ниже 0,73 и не выше 0,91. Такая высокая герметичность против внешнего давления была обеспечена только испытываемыми образцами №1-№8, в которых сумма PICCSA и BICCSAAs will be clear from FIG. 2, when PICCSA/BICCSA was not lower than 0.70 and not higher than 0.95, the tightness against external pressure increased to 1.10 or more, which means a significant improvement; in particular, the tightness against external pressure was maintained at or above 1.13 when PICCSA/BICCSA was not lower than 0.73 and not higher than 0.91. Such high tightness against external pressure was provided only by test samples #1-#8, in which the sum of PICCSA and BICCSA

--

Claims (3)

была больше, чем площадь критического сечения муфты (106% площади А сечения тела трубы стальной трубы, как обсуждалось выше), и PICCSA/BICCSA не ниже 0,7 и не выше 0,95, что, предположительно, является причиной того, что степень деформации на промежуточных уплотнениях и рядом с ними была небольшой, что обеспечивало хорошую герметичность.was greater than the throat area of the coupling (106% of the sectional area A of the pipe body of the steel pipe, as discussed above), and the PICCSA/BICCSA is not less than 0.7 and not more than 0.95, which is presumably the reason that the degree the deformation on and near the intermediate seals was small, which ensured good tightness. Для испытываемого образца №9 PICCSA+BICCSA была больше, чем площадь критического сечения муфты, но PICCSA/BICCSA была больше 0,95, что, предположительно, является причиной того, что величина деформации в промежуточном уплотнении и рядом с ним была большой, и хорошей герметичности получено не было.For test piece #9, PICCSA+BICCSA was greater than the critical section area of the coupling, but PICCSA/BICCSA was greater than 0.95, which is presumably the reason that the amount of deformation in and near the intermediate seal was large and good tightness was not obtained. Для испытываемого образца №10 PICCSA+BICCSA была меньше, чем площадь критического сечения муфты, и PICCSA/BICCSA была меньше 0,7, что является причиной того, что величина деформации в промежуточном уплотнении и рядом с ним была большой, и хорошей герметичности получено не было.For test specimen No. 10, PICCSA+BICCSA was less than the critical section area of the coupling, and PICCSA/BICCSA was less than 0.7, which is the reason that the amount of deformation in and near the intermediate seal was large, and good sealing was not obtained. was. Эти результаты демонстрируют, что настоящее изобретение обеспечивает хорошую герметичность против внутреннего и внешнего давлений в резьбовом соединении для стальных труб с двухступенчатой конструкцией резьбы, включающей промежуточное уплотнение.These results demonstrate that the present invention provides good sealing against internal and external pressures in a threaded joint for steel pipes with a two-step thread design including an intermediate seal. Перечень ссылочных позиций:List of reference items: 2: ниппель;2: nipple; 21: носовая часть;21: bow; 22: первый участок уплотнения;22: first sealing section; 23: первый участок с наружной резьбой;23: first section with external thread; 24: участок промежуточного заплечика;24: section of the intermediate shoulder; 25: второй участок уплотнения;25: second sealing section; 26: второй участок с наружной резьбой;26: second section with external thread; 3: муфта;3: clutch; 31: выточка;31: undercut; 32: третье уплотнение;32: third seal; 33: первый участок с внутренней резьбой;33: first section with internal thread; 34: участок промежуточного заплечика;34: section of the intermediate shoulder; 35: четвертый участок уплотнения;35: fourth sealing section; 36: второй участок с внутренней резьбой;36: second section with internal thread; PIC CS: промежуточное критическое сечение ниппеля;PIC CS: intermediate critical section of the nipple; PIC CSA: площадь промежуточного критического сечения ниппеля;PIC CSA: area of the intermediate critical section of the nipple; BIC CS: промежуточное критическое сечение муфты;BIC CS: coupling intermediate critical section; BIC CSA: площадь промежуточного критического сечения муфты;BIC CSA: area of the intermediate critical section of the coupling; BCC S: критической сечение муфты;BCC S: coupling critical section; BCC SA: площадь критического сечения муфты;BCC SA: Critical area of the coupling; А: площадь сечения тела трубы стальной трубы.A: The sectional area of the pipe body of the steel pipe. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Резьбовое соединение для стальных труб, содержащее трубчатый ниппель и трубчатую муфту, при этом ниппель и муфта свинчиваются, когда ниппель ввинчивается в муфту, при этом:1. A threaded connection for steel pipes, containing a tubular nipple and a tubular sleeve, while the nipple and sleeve are screwed together when the nipple is screwed into the sleeve, while: ниппель включает, по порядку от кончика ниппеля к основанию ниппеля: первый участок с наружной резьбой; участок промежуточного уплотнения; и второй участок с наружной резьбой;the nipple includes, in order from the tip of the nipple to the base of the nipple: the first section with an external thread; intermediate seal area; and a second section with an external thread; ниппель дополнительно включает поверхность промежуточного заплечика, предусмотренную между первым участком с наружной резьбой и участком промежуточного уплотнения ниппеля, обращенную к кончику;the nipple further includes an intermediate shoulder surface provided between the first externally threaded portion and the intermediate seal portion of the nipple facing the tip; муфта включает, по порядку от внутренней части муфты и далее: первый участок с внутренней резьбой, выполненный таким образом, что первый участок ниппеля с наружной резьбой вставляется в него, когда соединение свинчивается; участок промежуточного уплотнения, выполненный так, что участок промежуточного уплотнения ниппеля устанавливается на него, когда соединение свинчивается; и второй участок с внутренней резьбой, выполненный так, что второй участок с наружной резьбой ниппеля вставляется в него, когда соединение свинчивается;the box includes, in order from the inside of the box and onwards: a first section with an internal thread, made in such a way that the first section of the nipple with an external thread is inserted into it when the connection is made up; an intermediate seal portion configured such that the intermediate seal portion of the nipple is positioned thereon when the connection is screwed; and a second female thread portion configured such that the second male thread portion of the pin is inserted therein when the connection is made up; муфта дополнительно включает поверхность промежуточного заплечика, предусмотренную между первым участком с внутренней резьбой и участком промежуточного уплотнения муфты, при этом поверхность промежуточного заплечика муфты обращена к поверхности промежуточного заплечика ниппеля, причем поверхности этих заплечиков обращены друг к другу в осевом направлении резьбового соединения;the box further includes an intermediate shoulder surface provided between the first internally threaded section and the box intermediate seal section, wherein the surface of the box intermediate shoulder faces the surface of the pin intermediate shoulder, the surfaces of these shoulders facing each other in the axial direction of the threaded connection; ниппель имеет промежуточное критическое сечение ниппеля, расположенное рядом с концом первого участка с наружной резьбой, который расположен ближе к основанию;the nipple has an intermediate critical section of the nipple, located near the end of the first section with external thread, which is located closer to the base; муфта имеет критическое сечение муфты, расположенное рядом с концом первого участка с внутренней резьбой, который расположен дальше к внутренней части; и промежуточное критическое сечениеthe coupling has a critical section of the coupling, located near the end of the first section with internal thread, which is located further to the inside; and intermediate critical section --