RU2718580C1 - Gas-tight threaded connection of tubing string - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: gas-tight threaded connection of tubing string includes coupling and nipple parts, on which there are thrust trapezoidal taper thread with conicity of 1:16. Connection is made with sealing unit formed by contacting between each other end face surfaces made on coupling and nipple and located at angle 6° to axial thread line. On the sleeve there is a protective belt for redistribution of radial loads on the body of the coupling and prevention of thread snacking, which is a channel with a smooth wall, which is a continuation of the side wall of the cone of the support conical trapezoidal thread, the generatrix of which is drawn along the recesses of this thread. Channel extends outward from the outer thread turn by 5–7 mm.EFFECT: invention is intended for gas-tight threaded connection of tubing string.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для газогерметичного резьбового соединения насосно-компрессорных труб.The invention relates to the oil and gas industry and is intended for gas-tight threaded connection of tubing.

Известно резьбовое соединение для стальных труб, содержащее ниппель и муфту, имеющие каждый контактную поверхность, включающую в себя контактную поверхность резьбовой части и контактную поверхность нерезьбовой части, предназначенную для контакта металлических поверхностей, первый осажденный слой, образованный осаждением сплава Sn-Bi или осаждением сплава Sn-Bi-Cu на, по меньшей мере, части контактной поверхности, по меньшей мере, одного из ниппеля и муфты RU 2364781 C1, 20.08.2009).A threaded joint for steel pipes is known, comprising a nipple and a sleeve having each contact surface including a contact surface of a threaded part and a contact surface of a non-threaded part intended to contact metal surfaces, a first deposited layer formed by deposition of a Sn-Bi alloy or deposition of a Sn alloy -Bi-Cu on at least part of the contact surface of at least one of the nipple and coupling RU 2364781 C1, 08.20.2009).

Известно резьбовое соединение для стальных труб, содержащее штифт, включающий в себя коробку, содержащую участок с внутренней резьбой, который присоединен с помощью резьбового соединения к участку с наружной резьбой для образования резьбовой части, уплотняющую поверхность, штифт, в котором штифт и коробка соединены с помощью резьбового соединения (US 2014116560 A1 01.05.2014).A threaded connection for steel pipes is known, comprising a pin including a box containing a portion with an internal thread that is connected by a threaded connection to a portion with an external thread to form a threaded portion, a sealing surface, a pin, in which the pin and box are connected by threaded connection (US 2014116560 A1 05/01/2014).

В патенте РФ №158152 от 20.12.2015 раскрыто высокогерметичное резьбовое соединение насосно-компрессорных труб включающее муфтовую и ниппельную части, на которых выполнены упорные трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:16. Соединение выполнено с герметизирующим узлом, образуемым контактирующими между собой упорными торцевыми поверхностями, выполненными на муфте и ниппеле и расположенными под углом к осевой линии резьбы. Угол торцевого уплотнительного элемента ф1 относительно нормали к оси резьбы ниппеля меньше угла соответствующего торцевого уплотнительного элемента ф2 на муфте, при этом угол радиального уплотнительного элемента ф3 относительно оси резьбы ниппеля так же меньше угла соответствующего радиального уплотнительного элемента ф4 на муфте, причем острая кромка торцевого упорного уступа муфты скруглена таким образом, что окружность скругления расположена по касательной к поверхности торцевого уплотнительного элемента муфты, а центр радиуса данной окружности находится на линии внутреннего диаметра муфты вдоль оси соединения, причем радиус скругления не менее 2мм.In the patent of the Russian Federation No. 158152 dated 12/20/2015, a high-tight threaded connection of tubing is disclosed, including the sleeve and nipple parts, on which persistent trapezoidal tapered threads with a taper of 1:16 are made. The connection is made with a sealing assembly formed by contacting thrust end surfaces made on the coupling and nipple and located at an angle to the axial line of the thread. The angle of the end sealing element f1 relative to the normal to the axis of the thread of the nipple is less than the angle of the corresponding end sealing element f2 on the coupling, while the angle of the radial sealing element f3 relative to the axis of the thread of the nipple is also smaller than the angle of the corresponding radial sealing element f4 on the sleeve, and the sharp edge of the end stop ledge the coupling is rounded so that the circumference of the fillet is tangent to the surface of the end sealing element of the coupling, and the center of the radius Anna is on the inner circumference of the coupling line diameter along the connection axis, wherein the radius of curvature of not less than 2mm.

Технической проблемой известных резьбовых соединений является нарушение герметичности соединения, недостаточный срок службы муфты из-за ее постепенно накапливающихся деформаций, риск закусывания резьбы.The technical problem of known threaded joints is a violation of the tightness of the connection, insufficient service life of the coupling due to its gradually accumulating deformations, the risk of biting the thread.

В качестве ближайшего аналога может быть принято резьбовое соединение по РФ №158152 от 20.12.2015.As the closest analogue, a threaded connection in the Russian Federation No. 158152 of 12/20/2015 can be taken.

Предлагаемое газогерметичное резьбовое соединение насосно-компрессорных труб включает муфтовую и ниппельную части, на которых выполнены упорные трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:16, соединение выполнено с герметизирующим узлом, образуемым контактирующими между собой упорными торцевыми поверхностями, выполненными на муфте и ниппеле и расположенными под углом 6° к осевой линии резьбы.The proposed gas-tight threaded connection of tubing includes a sleeve and a nipple part, on which thrust trapezoidal tapered threads with a taper of 1:16 are made, the connection is made with a sealing assembly formed by contacting thrust end surfaces made on the coupling and nipple and located at an angle 6 ° to the centerline of the thread.

Отличительными признаками предлагаемого газогерметичного резьбового соединения являются: наличие на муфте защитного пояска, который выполняет функции перераспределения радиальных нагрузок на тело муфты и предотвращения закусывания резьбы.Distinctive features of the proposed gas-tight threaded connection are: the presence on the coupling of a protective belt, which performs the functions of redistributing radial loads on the coupling body and preventing biting of the thread.

Защитный поясок представляет собой канал с гладкой стенкой, являющейся продолжением боковой стенки конуса упорной конической трапецеидальной резьбы, образующая которого проведена по впадинам этой резьбы, канал простирается кнаружи от наружного витка этой резьбы на 5-7 мм.The protective girdle is a channel with a smooth wall, which is a continuation of the side wall of the cone of a persistent conical trapezoidal thread, the generatrix of which is drawn along the troughs of this thread, the channel extends 5-7 mm outward from the outer turn of this thread.

Техническими результатами являются предотвращение закусывания резьбы, уменьшение деформаций муфты, увеличение надежности герметизации, увеличение срока эксплуатации резьбового соединения.The technical results are the prevention of thread biting, reduction of the clutch deformation, increase of the sealing reliability, increase in the service life of the threaded joint.

Изобретение продемонстрировано на фиг.1-3.The invention is shown in FIGS. 1-3.

Фиг.1 - общий вид резьбового соединения,Figure 1 - General view of a threaded connection,

фиг.2 - защитный поясок,figure 2 - protective belt,

фиг.3 - сравнительный анализ свойств предлагаемой муфты и известной аналогичной муфты.figure 3 is a comparative analysis of the properties of the proposed coupling and the known similar coupling.

На фиг. 1 - 3 обозначены:In FIG. 1 to 3 are indicated:

1 - муфта,1 - coupling

2 - ниппель,2 - nipple

3 - защитный поясок.3 - a protective belt.

Заявленное изобретение выполнено с упорным торцевым герметизирующим узлом, обеспечивающее возникновение упругих деформаций поверхностей. Данный узел образует уплотнение типа «металл-металл» и обеспечивает высокую герметичность соединения при действии разнонаправленных нагрузок.The claimed invention is made with a persistent end sealing unit, which ensures the occurrence of elastic deformations of surfaces. This assembly forms a metal-metal seal and provides high tightness of the joint under multidirectional loads.

Муфта удлинена на 5-7 мм с образованием защитного пояска, с помощью которого при завинчивании происходит перенос радиальных нагрузок на тело муфты, что препятствует деформации ее слабых мест.The coupling is elongated by 5-7 mm with the formation of a protective belt, with which, when screwing, radial loads are transferred to the coupling body, which prevents the deformation of its weak points.

В связи с наличием такого защитного пояска резьба не боится превышения крутящего момента.Due to the presence of such a protective belt, the thread is not afraid of excess torque.

Наличие защитного пояска также предотвращает закусывание резьбы при ввинчивании.The presence of a protective belt also prevents biting of the thread when screwing in.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При закручивании резьбы в осложненных условиях эксплуатации на скважине, предварительные витки надежнее ввинчиваются, что предотвращает закусывание резьбы.When tightening the thread in difficult operating conditions at the well, the preliminary turns are screwed more reliably, which prevents the thread from biting.

Когда ниппель ввинчивают в муфту, в результате натяга появляются радиальные силы в резьбе, которые в свою очередь доводят до предела текучести зону первых ниток резьбы муфты, в результате чего соединение получается ненадежным. Удлиненная часть муфты образует защитный поясок, который удерживает радиальные нагрузки и переносит их в середину тела муфты, что подтверждают лабораторные исследования и теоретические расчеты, представленные на фиг.3.When the nipple is screwed into the coupling, as a result of the interference, radial forces appear in the thread, which in turn bring the area of the first threads of the coupling thread to yield strength, as a result of which the connection is unreliable. The elongated part of the clutch forms a protective band that holds radial loads and transfers them to the middle of the clutch body, which is confirmed by laboratory studies and theoretical calculations presented in Fig. 3.

Claims (1)

Газогерметичное резьбовое соединение насосно-компрессорных труб, включающее муфтовую и ниппельную части, на которых выполнены упорные трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:16, причём соединение выполнено с герметизирующим узлом, образуемым контактирующими между собой упорными торцевыми поверхностями, выполненными на муфте и ниппеле и расположенными под углом 6° к осевой линии резьбы, отличающееся тем, что на муфте выполнен защитный поясок для перераспределения радиальных нагрузок на тело муфты и предотвращения закусывания резьбы, который представляет собой канал с гладкой стенкой, являющейся продолжением боковой стенки конуса упорной трапецеидальной конической резьбы, образующая которого проведена по впадинам этой резьбы, причём канал простирается кнаружи от наружного витка этой резьбы на 5-7 мм. A gas-tight threaded connection of tubing, including a sleeve and a nipple part, on which thrust trapezoidal tapered threads are made with a taper of 1:16, and the connection is made with a sealing assembly formed by contacting thrust end surfaces made on the coupling and nipple and located under angle of 6 ° to the axial line of the thread, characterized in that a protective band is made on the coupling to redistribute radial loads on the coupling body and prevent biting threads, which is a channel with a smooth wall, which is a continuation of the side wall of the cone thrust conical trapezoidal thread generatrix is held by this thread troughs, with the channel extends outwardly from the outer loop of the thread is 5-7 mm.

Images