RU2206703C1 - Highly sealed taper threaded pipe joint - Google Patents

Abstract

FIELD: threaded joints of casings and tubings in oil and gas producing industry. SUBSTANCE: highly sealed taper threaded pipe joint has pipe with male tapered thread and shank located between said thread and pipe end. Shank has external sealing surface in form of truncated cone and embracing member with companion tapered female thread adjacent to its receiving end and successively located cavity with companion sealing surface in form of truncated cone. In this case, sealing surface on pipe shank is made with diameter of truncated cone small base not less than diameter of truncated cone large base of sealing surface of embracing member. EFFECT: excluded getting of contaminations to zone of contact of sealing surfaces to increase operate reliability of threaded joint. 2 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к резьбовым соединениям обсадных и насосно-компрессорных труб и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности
Известны резьбовые соединения обсадных и насосно-компрессорных труб, содержащие трубу с наружной конической резьбой на конце и охватывающий элемент (муфту) с ответной внутренней конической резьбой у его приемного торца (1. ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия. См. трубы с треугольной резьбой на черт. 1 и 6 и с резьбой ОТТМ на черт. 2 и 9) 2. ГОСТ 633-80. Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия. См. трубы с треугольной резьбой на черт. 1, 2 и 6).The proposed solution relates to threaded joints of casing and tubing and may find application in the oil and gas industry
Known threaded connections for casing and tubing, containing a pipe with an external tapered thread at the end and a female element (sleeve) with a mating internal tapered thread at its receiving end (1. GOST 632-80. Casing pipes and couplings to them. Technical conditions See pipes with a triangular thread on drawing 1 and 6 and with an OTTM thread on drawing 2 and 9) 2. GOST 633-80. Tubing and couplings. Technical conditions See triangular threaded pipes on fig. 1, 2 and 6).

Их недостатком является низкая герметичность, обусловленная наличием зазоров в профиле сопрягаемых резьб, особенно трапецеидальных. Their disadvantage is the low tightness due to the presence of gaps in the profile of the mating threads, especially trapezoidal.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути являются высокогерметичные резьбовые соединения, содержащие трубу, имеющую наружную коническую резьбу и расположенный между ней и торцом трубы хвостовик с наружной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, и охватывающий элемент с примыкающей к его приемному торцу ответной внутренней конической резьбой и последовательно расположенной за ней полостью с ответной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса. Герметичность указанных соединений обеспечивается за счет сопряжения с диаметральным натягом герметизирующих поверхностей в форме усеченного конуса при сборке резьбового соединения. (F 16 L 15/00, а.с. 1602403, фиг.1, 3, 5; ГОСТ 632-80, резьбовые соединения ОТТГ и ТБО на черт. 3, 4 и 12; ГОСТ 633-80, резьбовые соединения НКМ и НКБ на черт. 3, 10 и 4, 13 соответственно). Closest to the proposed technical essence are high-tight threaded connections containing a pipe having an external tapered thread and a shank located between it and the pipe end with an external sealing surface in the form of a truncated cone, and covering the element with a mating inner conical thread adjacent to its receiving end and sequentially located behind it with a mating sealing surface in the form of a truncated cone. The tightness of these connections is ensured by mating with a diametrical interference fit of the sealing surfaces in the form of a truncated cone during assembly of the threaded connection. (F 16 L 15/00, a.s. 1602403, Figs. 1, 3, 5; GOST 632-80, threaded connections OTTG and MSW on drawing 3, 4 and 12; GOST 633-80, threaded connections NKM and NKB on Fig. 3, 10 and 4, 13, respectively).

Их недостатком является пониженная эксплуатационная надежность, особенно для соединений, собранных в промысловых условиях. Это вызвано тем, то диаметр меньшего основания усеченного конуса, являющегося герметизирующей поверхностью на хвостовике трубы, меньше, чем диаметр большего (приемного) основания усеченного конуса, являющегося герметизирующей поверхностью охватывающего элемента. Вследствие этого на начальном этапе сборки конические поверхности на хвостовике трубы и в полости охватывающего элемента начинают перекрывать друг друга вдоль оси при наличии между герметизирующими поверхностями радиального зазора (F 16 L 15/00, а.с. 1602403, фиг.1, 3, 5). При этом оказавшиеся в указанном зазоре абразивные частицы (в частности, окалина, осыпавшаяся с внутренней поверхности трубы при ее вертикальной посадке в муфту при свинчивании в промысловых условиях) при дальнейшем осевом (а следовательно, и радиальном) относительном перемещении герметизирующих поверхностей защемляются между ними и начинают повреждать их царапанием, что снижает эксплуатационную надежность соединения. Their disadvantage is reduced operational reliability, especially for compounds assembled in the field. This is because the diameter of the smaller base of the truncated cone, which is the sealing surface on the pipe shank, is smaller than the diameter of the larger (receiving) base of the truncated cone, which is the sealing surface of the enclosing element. As a result, at the initial stage of assembly, the conical surfaces on the pipe end and in the cavity of the enclosing element begin to overlap each other along the axis if there is a radial clearance between the sealing surfaces (F 16 L 15/00, AS 1602403, FIGS. 1, 3, 5 ) In this case, the abrasive particles caught in the specified gap (in particular, the scale that crumbled from the inner surface of the pipe when it is vertically inserted into the sleeve when screwing up under field conditions) with further axial (and therefore radial) relative movement of the sealing surfaces get pinched between them and begin damage them by scratching, which reduces the operational reliability of the connection.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности резьбового соединения, в первую очередь его способности обеспечивать герметичность, и эксплуатационного ресурса свинчиваний-развинчиваний. The aim of the invention is to increase the operational reliability of the threaded connection, primarily its ability to ensure tightness, and the operational life of screwing-unscrewing.

Указанная цель достигается за счет предотвращения повреждения герметизирующих поверхностей попавшими на них абразивными частицами путем их взаимной самоочистки от последних в процессе относительного осевого перемещения при сборке резьбового соединения. This goal is achieved by preventing damage to the sealing surfaces by the abrasive particles that have fallen onto them by mutual self-cleaning of the latter in the process of relative axial movement during assembly of the threaded joint.

Сущность изобретения заключается в том, что герметизирующая поверхность на хвостовике трубы выполняется с диаметром малого основания усеченного конуса не меньшим (равным или несколько больше), чем диаметр большего основания усеченного конуса герметизирующей поверхности охватывающего элемента. Вследствие этого, начиная с самого начала осевого перекрытия герметизирующих поверхностей, радиальный зазор между ними отсутствует, что исключает защемление абразивных частиц. При дальнейшем осевом перемещении в процессе свинчивания передняя кромка хвостовика очищает от абразивных частиц герметизирующую поверхность охватывающего элемента, а приемная кромка охватывающего элемента - герметизирующую поверхность хвостовика. The essence of the invention lies in the fact that the sealing surface on the pipe end is made with a diameter of a small base of the truncated cone not less (equal to or slightly larger) than the diameter of the larger base of the truncated cone of the sealing surface of the enclosing element. As a result of this, starting from the very beginning of the axial overlap of the sealing surfaces, there is no radial clearance between them, which eliminates pinching of the abrasive particles. With further axial movement during make-up, the leading edge of the shank cleans the abrasive particles of the sealing surface of the enclosing member, and the receiving edge of the enclosing member cleans the sealing surface of the shank.

На фиг. 1 представлен разрез элементов высокогерметичного конического трубного резьбового соединения перед их сборкой. In FIG. 1 shows a section through the elements of a high-sealed conical pipe threaded joint before assembly.

На фиг.2 представлены последовательные этапы сопряжения герметизирующих поверхностей при сборке резьбового соединения. Figure 2 presents the sequential steps of pairing the sealing surfaces when assembling the threaded connection.

Высокогерметичное коническое трубное резьбовое соединение (фиг.1) содержит трубу 1 с наружной конической резьбой 2 и хвостовиком 3, включающим наружную герметизирующую поверхность 4 в форме усеченного конуса, имеющего в плоскости А-А малого основания диаметр d₁. Второй деталью резьбового соединения является охватывающий элемент (муфта) 6, включающий соответственную внутреннюю резьбу 7 и последовательно расположенную за ней полость, содержащую ответную герметизирующую поверхность 8 в форме усеченного конуса, имеющего в плоскости В-В большего (приемного) основания диаметр d₂. Величина d₁ не меньше (равна или несколько больше) диаметра d₂.Highly sealed conical pipe threaded connection (figure 1) contains a pipe 1 with an external conical thread 2 and a shank 3, including an outer sealing surface 4 in the form of a truncated cone having a diameter of d ₁ in the plane AA of the small base. The second part of the threaded connection is a female element (sleeve) 6, comprising a corresponding internal thread 7 and a cavity located successively behind it, containing a mating conical mating surface 8 in the form of a truncated cone having a diameter d ₂ in the plane BB of the larger (receiving) base. The value of d _{1 is} not less (equal to or slightly greater) than the diameter d ₂ .

В общем случае до свинчивания на герметизирующих поверхностях 4 и 8 имеются загрязнения соответственно 5 и 9, содержащие абразивные частицы. In the general case, prior to screwing on the sealing surfaces 4 and 8, there are contaminants 5 and 9, respectively, containing abrasive particles.

При свинчивании соединения происходит взаимное осевое сближение герметизирующих поверхностей 4 и 8. При этом, в силу того что d₁ не меньше d₂, в момент совмещения плоскостей А-А и В-В (фиг.2, а) какой-либо зазор между герметизирующими поверхностями, в котором может произойти принудительный захват загрязнений, отсутствует. При дальнейшем осевом перемещении (фиг.2, б) кромка 10 полости охватывающего элемента очищает от загрязнений герметизирующую поверхность хвостовика, а кромка 11 хвостовика - герметизирующую поверхность охватывающего элемента. Это позволяет исключить наличие на участке α их взаимного контакта загрязнений, способных вызвать их повреждение. В конечном положении (фиг.2, в) герметизирующие поверхности сопрягаются с необходимым диаметральным натягом на длине l, а все имевшиеся на них в исходном состоянии загрязнения вытесняются за ее пределы.When making up the connection there is a mutual axial approach of the sealing surfaces 4 and 8. Moreover, due to the fact that d _{1 is} not less than d ₂ , at the moment of combining planes A-A and B-B (Fig. 2, a) there is some gap between sealing surfaces in which forced contamination can occur is absent. With further axial movement (figure 2, b), the edge 10 of the cavity of the enclosing element cleans the sealing surface of the shank from contaminants, and the edge 11 of the shank cleans the sealing surface of the enclosing element. This makes it possible to exclude the presence in the section α of their mutual contact of contaminants that can cause their damage. In the final position (Fig. 2, c), the sealing surfaces mate with the necessary diametrical interference fit along the length l, and all the contaminants present in them in the initial state are forced out of its limits.

Claims (1)

Высокогерметичное коническое трубное резьбовое соединение, содержащее трубу, имеющую наружную коническую резьбу и расположенный между ней и торцом трубы хвостовик с наружной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, и охватывающий элемент с примыкающей к его приемному торцу ответной внутренней конической резьбой и последовательно расположенной за ней полостью с ответной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, отличающееся тем, что герметизирующая поверхность на хвостовике трубы выполнена с диаметром малого основания усеченного конуса не меньшим, чем диаметр большего основания усеченного конуса герметизирующей поверхности охватывающего элемента. A highly tight conical pipe threaded connection containing a pipe having an external conical thread and a shank located between it and the pipe end with an external sealing surface in the form of a truncated cone, and covering the element with a mating internal conical thread adjacent to its receiving end and a cavity sequentially located behind it with reciprocal sealing surface in the form of a truncated cone, characterized in that the sealing surface on the pipe shank is made with a diameter the small base of the truncated cone is not smaller than the diameter of the larger base of the truncated cone of the sealing surface of the enclosing element.

Images