RU134279U1 - SEALED THREADED CONNECTION OF OIL FIELD PIPES - Google Patents

Abstract

Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб, включающее охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, контактирующие по меньшей мере по задней поверхности профиля резьб и упорным торцевым поверхностям, отличающееся тем, что профиль конических резьб выполнен с отрицательным задним углом величиной ≤3° и одинаковой высотой профиля по длине, на внутренней поверхности носовой части охватываемой трубы выполнена кольцевая канавка глубиной ≥0,5 мм, а область контакта торцевых поверхностей выполнена комбинированной в виде участков контакта "сфера-конус" и "конус-конус".Sealed threaded connection of oilfield pipes, including male and female pipes with tapered threads, contacting at least on the rear surface of the thread profile and persistent end surfaces, characterized in that the profile of the tapered threads is made with a negative rear angle of ≤3 ° and the same profile height along length, on the inner surface of the nose of the covered pipe, an annular groove ≥0.5 mm deep is made, and the contact area of the end surfaces is made combined in spherical-cone and cone-cone contact areas.

Description

Полезная модель может найти применение при строительстве нефтяных и газовых скважин.The utility model may find application in the construction of oil and gas wells.

Из уровня техники известно герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб по патенту РФ №76099 на полезную модель, включающее охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, упорными и уплотнительными поверхностями. Упорные поверхности контактируют между собой торцевой поверхностью на охватываемой трубе и ответной торцевой поверхностью на охватывающей трубе. Профиль конической резьбы имеет отрицательный угол по опорной грани. Высота профиля резьбы охватываемой трубы меньше высоты профиля резьбы охватывающей трубы. Торцевые поверхности выполнены увеличенными таким образом, что их площадь составляет не менее 60% тела трубы. Техническое решение по указанному патенту позволяет повысить эксплуатационную надежность и эффективность герметичного соединения, а также минимизировать экологические риски.The prior art knows the tight threaded connection of oilfield pipes according to the patent of the Russian Federation No. 76099 for a utility model, including male and female pipes with tapered threads, thrust and sealing surfaces. The thrust surfaces contact each other with an end surface on the male pipe and a counter end surface on the female pipe. The profile of the tapered thread has a negative angle along the reference face. The height of the thread profile of the male pipe is less than the height of the thread profile of the female pipe. The end surfaces are made enlarged so that their area is at least 60% of the pipe body. The technical solution for the specified patent allows to increase the operational reliability and efficiency of the tight connection, as well as minimize environmental risks.

Задача, положенная в основу создания заявленного решения, состоит в дальнейшем повышении эксплуатационных и производственных параметров соединения, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении плотности (герметичности) резьбового сопряжения вне зависимости от направления воздействия давления, а также в снижении требуемого момента свинчивания и расширении возможности многократного повторного свинчивания изделий.The task underlying the creation of the claimed solution is to further increase the operational and production parameters of the connection, while the technical result achieved by solving the problem is to increase the density (tightness) of the threaded interface regardless of the direction of pressure, as well as to reduce the required moment of make-up and expanding the possibility of repeated repeated make-up of products.

Для достижения поставленного результата предлагается в герметичном резьбовом соединении нефтепромысловых труб, включающем охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, контактирующими по меньшей мере по задней поверхности профиля резьб и упорным торцевым поверхностям, профиль конических резьб выполнить с отрицательный задним углом величиной ≤3° и одинаковой высотой профиля, на внутренней поверхности носовой части охватываемой трубы выполнить кольцевую канавку глубиной ≥0,5 мм, а область контакта торцевых поверхностей выполнить комбинированной в виде участков контакта «сфера-конус» и «конус-конус».To achieve the result, it is proposed in a sealed threaded connection of oilfield pipes, including male and female pipes with tapered threads that contact at least along the rear surface of the thread profile and persistent end surfaces, to make the profile of tapered threads with a negative rear angle of ≤3 ° and the same height profile, on the inner surface of the nose of the covered pipe to make an annular groove with a depth of ≥0.5 mm, and the contact area of the end surfaces Execute combined to form contact portions "sphere-cone 'and' cone-cone".

Полезная модель иллюстрируется фиг.1 со схематичным изображением заявленного соединения, фиг.2 - вид А на фиг.1, иллюстрирующий сопряжение профилей зубьев резьбы, фиг.3 - увеличенное изображение носовой части охватываемой трубы, фиг.4 - вид Б на фиг.1, иллюстрирующий процесс формирования контактных поверхностей торцевого узла уплотнения в процессе свинчивания соединения.The utility model is illustrated in FIG. 1 with a schematic representation of the claimed connection, FIG. 2 is a view A in FIG. 1, illustrating conjugation of thread tooth profiles, FIG. 3 is an enlarged image of the nose of a male pipe, FIG. 4 is a view B in FIG. 1 , illustrating the process of forming the contact surfaces of the end face of the seal in the process of making up the connection.

В общем виде заявленное герметичное резьбовое соединение включает охватываемую 1 и охватывающую 2 трубы с наружной и внутренней коническими резьбами, соответственно. Профиль таких резьб выполнен с отрицательным задним углом величиной не более 3°, что в совокупности с одинаковой высотой профиля зуба по всей длине обеспечивает плотное сопряжение труб с достижением эффекта «двойного клина» - запирания по трем поверхностям (фиг.2), снижающего вероятность самопроизвольного отвинчивания в процессе эксплуатации и позволяющего резьбовому соединению воспринимать знакопеременные нагрузки, что, в свою очередь, позволяет обеспечить герметичность резьбового соединения при воздействии давления как внутри, так и снаружи резьбового соединения, снизив при этом площадь контактирующих плоскостей торца охватываемой трубы и упора охватывающей трубы (см. далее). Дополнительно, величина заднего угла (не более трех градусов), способствует увеличению прочности заявленного резьбового соединения на растяжение и сопротивлению к изгибающим напряжениям, повышая эксплуатационные показатели соединения в целом.In general terms, the claimed tight threaded connection includes male 1 and female 2 pipes with external and internal tapered threads, respectively. The profile of such threads is made with a negative trailing angle of no more than 3 °, which, together with the same height of the tooth profile along the entire length, ensures tight coupling of the pipes with the effect of a “double wedge” - locking on three surfaces (figure 2), which reduces the likelihood of spontaneous unscrewing during operation and allowing the threaded connection to accept alternating loads, which, in turn, allows to ensure the tightness of the threaded connection when exposed to pressure both inside externally threaded connections, while reducing the area of the contacting end surfaces of the male pipe and the female pipe abutment (cm. below). Additionally, the value of the rear angle (not more than three degrees), helps to increase the tensile strength of the claimed threaded joint and resistance to bending stresses, increasing the overall performance of the joint.

На внутренней поверхности носовой части охватываемой трубы выполнена кольцевая канавка 3 глубиной не менее 0,5 мм. Такая канавка значительно увеличивает податливость торцевой части охватываемой трубы, способствуя благоприятному распределению усилий в узле уплотнения и обеспечивая герметизацию в усложненных условиях эксплуатации, а также увеличивая срок службы соединения и снижая момент свинчивания труб не менее 10% по сравнению с аналогичными резьбовыми соединениями. Благодаря повышенной податливости узла уплотнения, контактные напряжения в области контакта «сфера-конус» не превышают предела упругости материала, не вызывают остаточных деформаций, тем самым расширяя возможность многократного повторного свинчивания изделий.On the inner surface of the bow of the male pipe, an annular groove 3 is made with a depth of at least 0.5 mm. Such a groove significantly increases the ductility of the end part of the male pipe, contributing to a favorable distribution of forces in the seal assembly and providing sealing in difficult operating conditions, as well as increasing the service life of the connection and reducing the pipe make-up time by at least 10% compared with similar threaded joints. Due to the increased flexibility of the seal assembly, contact stresses in the sphere-cone contact area do not exceed the elastic limit of the material, do not cause permanent deformations, thereby expanding the possibility of repeated repeated make-up of products.

Формирование узла контакта торцевых поверхностей охватываемой и охватывающей труб в заявленном соединении (или торцевого узла уплотнения) обусловлено формой поверхности носовой части охватываемой трубы и внутренней торцевой части охватывающей. Обе из указанных поверхностей выполнены комбинированными, первая из которых состоит из комбинации сферической и конической поверхностей (фиг.3), вторая - из комбинации конических. Сформированный таким образом узел уплотнения является комбинированным, включающим три участка контакта (сопряжения) охватываемой и охватывающей труб (фиг.4): участок контакта №1 - «сфера-конус» и два участка №2 и №3 «конус-конус». Так, в частности, благодаря сформированному на начальном этапе участку контакта №1 «сфера-конус» в дальнейшем, в процессе свинчивания соединения, создаются благоприятные условия для формирования общего эффективного уплотнения «металл-металл» (участки №2 и №3) при меньшем моменте свинчивания резьбового соединения в стадии запирания узла уплотнения (последний оборот резьбы).The formation of the contact node of the end surfaces of the male and female pipes in the claimed connection (or the end seal assembly) is due to the surface shape of the nose of the male pipe and the inner end of the female. Both of these surfaces are made combined, the first of which consists of a combination of spherical and conical surfaces (Fig. 3), the second of a combination of conical. Formed in this way, the seal assembly is combined, including three sections of contact (mating) of the male and female pipes (Fig. 4): the contact area No. 1 - “sphere-cone” and two sections No. 2 and No. 3 “cone-cone”. So, in particular, due to the contact area No. 1 “sphere-cone” formed at the initial stage in the future, in the process of screwing the joint, favorable conditions are created for the formation of a common effective metal-metal seal (sections No. 2 and No. 3) with less the moment of screwing the threaded connection in the stage of locking the seal assembly (last turn of the thread).

Claims (1)

Герметичное резьбовое соединение нефтепромысловых труб, включающее охватываемую и охватывающие трубы с коническими резьбами, контактирующие по меньшей мере по задней поверхности профиля резьб и упорным торцевым поверхностям, отличающееся тем, что профиль конических резьб выполнен с отрицательным задним углом величиной ≤3° и одинаковой высотой профиля по длине, на внутренней поверхности носовой части охватываемой трубы выполнена кольцевая канавка глубиной ≥0,5 мм, а область контакта торцевых поверхностей выполнена комбинированной в виде участков контакта "сфера-конус" и "конус-конус".

Sealed threaded connection of oilfield pipes, including male and female pipes with tapered threads, contacting at least on the rear surface of the thread profile and persistent end surfaces, characterized in that the profile of the tapered threads is made with a negative rear angle of ≤3 ° and the same profile height along length, on the inner surface of the nose of the covered pipe, an annular groove ≥0.5 mm deep is made, and the contact area of the end surfaces is made combined in spherical-cone and cone-cone contact areas.

Images