UA122422C2 - Нарізне з’єднання для сталевої труби - Google Patents

Abstract

Запропоновано нарізне з’єднання для сталевої труби з покращеними ущільнювальними характеристиками. Нарізне з’єднання (1) для сталевої труби включає в себе кінець (10) з зовнішньою різзю і кінець (20) з внутрішньою різзю. Зовнішній діаметр кінця (20) з внутрішньою різзю становить менше 108 % від зовнішнього діаметра основної частини (30) сталевої труби. Кінець (10) з зовнішньою різзю включає в себе вхідну частину (12) кінця з зовнішньою різзю, що включає в себе першу ущільнювальну поверхню (11), зовнішню різь (13), утворену одноступінчастою конічною різзю, і другу ущільнювальну поверхню (14). Кінець (20) з внутрішньою різзю включає в себе першу ущільнювальну поверхню (21), внутрішню різь (23), утворену одноступінчастою конічною різзю, і вхідну частину (22) кінця з внутрішньою різзю, що включає в себе другу ущільнювальну поверхню (24). В складеному стані перші ущільнювальні поверхні (11, 21) знаходяться у контакті одна з одною і другі ущільнювальні поверхні (14, 24) знаходяться у контакті одна з одною. Частина зовнішньої різі (13), розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини (12) кінця з зовнішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі (CL) труби і мають однаковий діаметр. Частина внутрішньої різі (23), розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини (22) кінця з внутрішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі (CL) труби і мають однаковий діаметр. (Фіг. 4) 38

Description

включає в себе другу ущільнювальну поверхню (24). В складеному стані перші ущільнювальні поверхні (11, 21) знаходяться у контакті одна з одною і другі ущільнювальні поверхні (14, 24) знаходяться у контакті одна з одною. Частина зовнішньої різі (13), розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини (12) кінця з зовнішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі (СІ) труби і мають однаковий діаметр.

Частина внутрішньої різі (23), розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини (22) кінця з внутрішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі (СІ) труби і мають однаковий діаметр. (Фіг. 4)

Галузь техніки, до якої належить винахід

І0О001) Дане розкриття винаходу належить до нарізного з'єднання, використовуваного для з'єднання сталевих труб.

Опис попереднього рівня техніки 00021 У нафтових свердловинах, свердловинах для видобування природного газу і т.д. (що у подальшому спільно називаються "нафтовими свердловинами") трубні вироби нафтопромислового сортаменту, такі як обсадні і піднімальні труби, використовуються для розробки корисних копалин. Трубні вироби нафтопромислового сортаменту часто являють собою сталеві труби, і сталеві труби з'єднують за допомогою нарізних з'єднань. 0003) Подібні нарізні з'єднання для сталевої труби звичайно підрозділяють на з'єднання муфтового типу і безмуфтового типу. При з'єднанні двох труб за допомогою з'єднання муфтового типу одна з труб являє собою сталеву трубу, і інша труба являє собою муфту. У цьому випадку зовнішню різь утворюють на зовнішній периферії обох кінців сталевої труби, у той час як внутрішню різь утворюють на внутрішній периферії обох кінців муфти. Після цього зовнішню різь сталевої труби вгвинчують у внутрішню різь муфти так, що забезпечуються їх складання і з'єднання. З'єднання безмуфтового типу забезпечує з'єднання двох труб, які обидві являють собою сталеві труби, і при цьому не використовується окрема муфта. У цьому випадку зовнішню різь утворюють на зовнішній периферії одного кінця сталевої труби, у той час як внутрішню різь утворюють на внутрішній периферії іншого кінця. Після цього зовнішню різь однієї сталевої труби вгвинчують у внутрішню різь іншої сталевої труби так, що забезпечуються їх складання і з'єднання. 0004) Як правило, кінцеву частину труби, яка має зовнішню різь і служить як з'єднувальна частина, називають кінцем з зовнішньою різзю ("ніпелем"), оскільки вона включає в себе елемент, що підлягає вставці у внутрішню різь. З іншого боку, кінцеву частину труби, яка має внутрішню різь і служить як з'єднувальна частина, називають кінцем з внутрішньою різзю ("муфтою"), оскільки вона включає в себе елемент, який приймає зовнішню різь. Оскільки кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю являють собою кінцеві частини труби, вони мають трубчасту форму. 0005) Нафтову свердловину бурять при одночасному зміцненні її бічної стінки за допомогою трубних виробів нафтопромислового сортаменту для відвертання обвалення бічної стінки під час виймання грунту, що призводить до множини трубних виробів нафтопромислового сортаменту, розташованих один у іншому. В останні роки як свердловини на суші, так і морські свердловини стають усе більш глибокими; у таких умовах нарізні з'єднання, в яких внутрішній і зовнішній діаметри з'єднувальних частин майже такі ж, як внутрішній і зовнішній діаметри сталевих труб, часто використовуються для з'єднання трубних виробів нафтопромислового сортаменту для ефективного освоєння нафтових свердловин. Застосування таких нарізних з'єднань забезпечує мінімізацію зазорів між трубними виробами нафтопромислового сортаменту, розташованими один у іншому, що дозволяє ефективно освоювати глибоку нафтову свердловину без значного збільшення діаметра свердловини. Потрібно, щоб нарізне з'єднання мало гарні ущільнювальні характеристики під діючим зсередини тиском флюїду (що у подальшому також називається "внутрішнім тиском") і діючим зовні тиском флюїду (що у подальшому також називається "зовнішнім тиском") при вищеописаних обмеженнях на внутрішній і зовнішній діаметри.

ІЇО006| Наприклад, у деяких відомих нарізних з'єднаннях, які забезпечують достатні ущільнювальні характеристики, ущільнювальна частина утворена за рахунок контакту металів в складеному стані. У патентних документах, розглянутих нижче, розкриті нарізні з'єднання, що мають такі ущільнювальні частини. Ущільнювальна частина, утворена за рахунок контакту металів, у використовуваному в даному документі розумінні являє собою частину, в якій діаметр ущільнювальної поверхні кінця з зовнішньою різзю трохи перевищує діаметр ущільнювальної поверхні кінця з внутрішньою різзю (різниця даних діаметрів буде названа натягом), і, коли нарізне з'єднання сформовано так, що ущільнювальні поверхні прилягають одна до одної, натяг зменшує діаметр ущільнювальної поверхні кінця з зовнішньою різзю і збільшує діаметр ущільнювальної поверхні кінця з внутрішньою різзю, і ущільнювальні поверхні прагнуть повернутися до їх вихідних діаметрів за допомогою пружної відновлювальної сили, яка створює тиск в зоні контакту, що діє на ущільнювальні поверхні, так що вони входять у щільний контакт одна з одною вздовж усієї окружності, тим самим проявляючи ущільнювальні характеристики.

І0007| В нарізному з'єднанні за УР. Неі2(1990)-31271 А використовуються одноступінчасті конічні різі як комплект різей і є внутрішня ущільнювальна частина, розташована поряд з кінцевою частиною кінця з зовнішньою різзю. Дана внутрішня ущільнювальна частина бо складається з ущільнювальної поверхні, виконаної на кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю,

і ущільнювальної поверхні, виконаної на кінці з внутрішньою різзю так, щоб вона відповідала ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю. В нарізному з'єднанні за ОР. Неі2(1990)- 31271 А, коли кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю з'єднані, ущільнювальні поверхні прилягають одна до одної і знаходяться у щільному контакті одна з одною. (0008) Аналогічно до нарізного з'єднання за ОР. Неі2(1990)-31271 А в нарізному з'єднанні за патентом США Мо 4,494,777 використовуються одноступінчасті конічні різі як комплект різей.

Однак нарізне з'єднання за патентом США Мо 4,494,777 включає в себе зовнішню ущільнювальну частину в зоні в кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю, розташованою поряд з основною частиною сталевої труби. Зовнішня ущільнювальна частина включає в себе увігнуту і опуклу поверхні, виконані на кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю, розташованою поряд з основною частиною сталевої труби, і опуклу і увігнуту поверхні, виконані на кінці з внутрішньою різзю так, щоб вони відповідали відповідним увігнутій і опуклій поверхням на кінці з зовнішньою різзю. У нарізному з'єднанні за патентом США Мо 4,494,777 увігнута і опукла поверхні на кінці з зовнішньою різзю знаходяться у контакті з відповідними опуклою і увігнутою поверхнями на кінці з внутрішньою різзю, коли кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю з'єднані.

І0009) У нарізному з'єднанні за патентом Японії Мо 3426600 використовуються двоступінчасті конічні різі як комплект різей і є ущільнювальна частина між двома ступенями конічної різі.

Ущільнювальна частина утворена конструктивними елементами у вигляді буртиків, розташованими центрально на кінцях з зовнішньою і внутрішньою різзю. Поверхня кожного конструктивного елемента у вигляді буртика має форму переверненої букви "5" у вертикальному перерізі Отже, у нарізному з'єднанні за патентом Японії Мо 3426600 конструктивні елементи у вигляді буртиків контактують і "зчіпляються" один з одним, коли кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю з'єднані. 0010) У кожному з нарізних з'єднань за публікацією заявки на патент США Мо 2012/0043756 і патентом США Мо 5,687,999 використовуються двоступінчасті конічні різі як комплект різей і є внутрішня ущільнювальна частина і зовнішня ущільнювальна частина відповідно в зоні в кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю і в зоні в кінцевій частині, розташованою поряд з основною частиною сталевої труби. Внутрішня ущільнювальна частина включає в себе ущільнювальну поверхню, виконану на кінцевій частині кінця з зовнішньою оріззю, і

Зо ущільнювальну поверхню, виконану на кінці з внутрішньою різзю так, щоб вона відповідала даній ущільнювальній поверхні. Зовнішня ущільнювальна частина включає в себе ущільнювальну поверхню, виконану на кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю, розташованою поряд з основною частиною сталевої труби, і ущільнювальну поверхню, виконану на кінці з внутрішньою різзю так, щоб вона відповідала даній ущільнювальній поверхні. У нарізних з'єднаннях за публікацією заявки на патент США Мо 2012/0043756 і патентом США Мо 5,687,999 відповідні ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною, коли кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю з'єднані.

РОЗКРИТТЯ ВИНАХОДУ

ЇО0О11| Наприклад, є нарізні з'єднання, які відомі як з'єднання заглибленого типу, напівзаглибленого типу і з'єднання з малою різницею діаметрів (що у подальшому спільно називаються з'єднаннями з малою різницею діаметрів), в яких різниця зовнішнього діаметра кінця з внутрішньою різзю і зовнішнього діаметра основної частини сталевої труби мала. У нарізних з'єднаннях з малою різницею діаметрів внутрішні діаметри і зовнішні діаметри строго обмежені. По суті, якщо ущільнювальні частини виконані на кінцевих частинах нарізного з'єднання з малою різницею діаметрів, ділянки кінця з зовнішньою різзю і/або кінця з внутрішньою різзю, що включають у себе ущільнювальні частини, мають порівняно малу товщину стінок.

І0012| Нарізне з'єднання за ОР Неі2(1990)-31271 А включає в себе тільки внутрішню ущільнювальну частину, виконану в зоні в кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю. В даній конструкції при прикладанні внутрішнього тиску до нарізного з'єднання кінцева частина кінця з зовнішньою різзю притискається до кінця з внутрішньою різзю, що сприяє збереженню ущільнювальних характеристик під дією внутрішнього тиску. З іншого боку, при прикладанні зовнішнього тиску до нарізного з'єднання деяка частина зовнішнього тиску "проникає" у внутрішню частину з'єднання через зазори між витками різей і штовхає кінцеву частину кінця з зовнішньою різзю, яка має малу товщину стінки, вниз, так що радіальні зазори можуть легко створюватися між кінцями з зовнішньою і внутрішньою різзю в внутрішній ущільнювальній частині. Це утрудняє забезпечення певних ущільнювальних характеристик під дією зовнішнього тиску за допомогою нарізного з'єднання за УР Неі2(1990)-31271 А. 0013) Нарізне з'єднання за патентом США Мо 4,494,777 включає в себе тільки зовнішню бо ущільнювальну частину, виконану в зоні в кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю,

розташованою поряд з основною частиною сталевої труби. В даній конструкції при прикладанні зовнішнього тиску до нарізного з'єднання кінцева частина кінця з внутрішньою різзю притискається до кінця з зовнішньою різзю, що сприяє збереженню ущільнювальних характеристик під дією зовнішнього тиску. З іншого боку, при прикладанні внутрішнього тиску до нарізного з'єднання деяка частина внутрішнього тиску "проникає" у внутрішній простір з'єднання через зазори між витками різей і штовхає кінцеву частину кінця з внутрішньою різзю, яка має малу товщину стінки, вверх, так що радіальні зазори можуть легко створюватися між кінцями з зовнішньою і внутрішньою різзю в зовнішній ущільнювальній частині. Це утрудняє забезпечення певних ущільнювальних характеристик під дією внутрішнього тиску за допомогою нарізного з'єднання за патентом США Мо 4,494,777.

І0014| У нарізному з'єднанні за патентом Японії Мо 3426600 ущільнювальна частина виконана посередині кожного з кінців з зовнішньою і внутрішньою різзю. Дана конструкція забезпечує визначену товщину стінки ущільнювальної частини кожного з кінців з зовнішньою і внутрішньою різзю, що покращує ущільнювальні характеристики у порівнянні з нарізними з'єднаннями за УР Неі2(1990)-31271 А і за патентом США Мо 4,494,777. Однак, якщо різь розділена на два ступені ущільнювальною частиною, товщина стінки, яка може бути використана для кожного ступеня, зменшується. Це призводить до різі з малими ділянками різі з повним профілем і малою висотою профілю різі, що значно знижує міцність, особливо міцність при розтягуванні нарізного з'єднання. Тобто, якщо високий внутрішній або зовнішній тиск діє на внутрішню частину з'єднання, витки різі з малою висотою профілю або витки різі з неповним профілем можуть бути легко виведені з контакту одне з одним у радіальному напрямку; таким чином, навіть низьке розтягувальне навантаження може викликати "відскік" внутрішньої різі.

Таким чином, нарізне з'єднання за патентом Японії Мо 3426600 не забезпечує достатніх міцності з'єднання і ущільнювальних характеристик. 0015) Кожне з нарізних з'єднань за публікацією заявки на патент США Мо 2012/0043756 і патентом США Мо 5,687,999 має як внутрішню ущільнювальну частину, так ії зовнішню ущільнювальну частину. У даних конструкціях внутрішня ущільнювальна частина функціонує під дією внутрішнього тиску і зовнішня ущільнювальна частина функціонує під дією зовнішнього тиску. Однак у нарізних з'єднаннях за публікацією заявки на патент США Мо 2012/0043756 і патентом США Мо 5,687,999, аналогічно до нарізного з'єднання за патентом Японії Мо 3426600, різь розділена на два ступені, що робить міцність нарізного з'єднання недостатньою. Таким чином, не можна очікувати, що нарізні з'єднання за публікацією заявки на патент США Мо 2012/0043756 і патентом США Мо 5,687,999 забезпечать достатні міцність з'єднання і ущільнювальні характеристики. 0016) Таким чином, нарізні з'єднання, розкриті у розглянутих вище, патентних документах, не можуть забезпечити достатні міцність з'єднання і ущільнювальні характеристики під дією як внутрішнього тиску, так і зовнішнього тиску.

І0017| Завдання даного розкриття винаходу полягає в тому, щоб запропонувати нарізне з'єднання для сталевої труби з покращеними ущільнювальними характеристиками під дією як внутрішнього тиску, так і зовнішнього тиску без зниження міцності з'єднання, особливо міцності при розтягуванні. 0018) Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з даним розкриттям винаходу включає в себе трубчастий кінець з зовнішньою різзю і трубчастий кінець з внутрішньою різзю. У нарізному з'єднанні для сталевої труби кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю з'єднані за допомогою вгвинчування кінця з зовнішньою різзю у кінець з внутрішньою різзю. Зовнішній діаметр кінця з внутрішньою різзю становить менше 108 95 від зовнішнього діаметра основної частини сталевої труби. Кінець з зовнішньою різзю включає в себе, починаючи від його кінцевої частини у напрямку до основної частини сталевої труби, вхідну частину кінця з зовнішньою різзю, зовнішню різь і другу ущільнювальну поверхню. Вхідна частина кінця з зовнішньою різзю включає в себе першу ущільнювальну поверхню. Зовнішня різь утворена одноступінчастою конічною різзю. Кінець з внутрішньою різзю включає в себе першу ущільнювальну поверхню, внутрішню різь і вхідну частину кінця з внутрішньою різзю. Перша ущільнювальна поверхня відповідає першій ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю. Внутрішня різь відповідає зовнішній різі і утворена одноступінчастою конічною різзю. Вхідна частина кінця з внутрішньою різзю включає в себе другу ущільнювальну поверхню, що відповідає другій ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю. У складеному стані перші ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною і другі ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною. Частина зовнішньої різі, розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини кінця з зовнішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно бо осі труби і мають однаковий діаметр. Частина внутрішньої різі, розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини кінця з внутрішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр.

І0019| Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з даним розкриттям винаходу має покращені ущільнювальні характеристики під дією як внутрішнього тиску, так і зовнішнього тиску без зниження міцності з'єднання, зокрема, міцності при розтягуванні.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

00201 |Фіг. 11 Фіг. 1 являє собою вертикальний переріз нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом здійснення.

ІФіг. 21 Фіг. 2 являє собою збільшений вертикальний переріз витків різей нарізного з'єднання для сталевої труби, показаного на фіг. 1.

ІФіг. 3| Фіг. З являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваної вздовж напрямку осі труби, внутрішньої кінцевої частини нарізного з'єднання для сталевої труби, показаного на фіг. 1.

ІФіг. 4| Фіг. 4 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваної вздовж напрямку осі труби, зовнішньої кінцевої частини нарізного з'єднання для сталевої труби, показаного на фіг. 1.

ІФіг. 51| Фіг. 5 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваної вздовж напрямку осі труби, внутрішньої кінцевої частини нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з різновидом вищевказаного варіанта здійснення.

ІФіг. 6Ї Фіг. 6 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваної вздовж напрямку осі труби, зовнішньої кінцевої частини нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з іншим варіантом.

ІФіг. 7| Фіг. 7 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваної вздовж напрямку осі труби, внутрішньої кінцевої частини нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з ще одним варіантом.

ІФіг. 8) Фіг. 8 являє собою збільшений вертикальний переріз витків різей нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з ще одним варіантом.

ІФіг. 9) Фіг. 9 являє собою вертикальний переріз моделі нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з прикладом за винаходом і порівняльним прикладом.

Зо ІФіг. 10| Фіг. 10 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваної вздовж напрямку осі труби, зовнішньої кінцевої частини моделі нарізного з'єднання для сталевої труби, показаної на фіг. 9.

ІФіг. 11) Фіг. 11 являє собою збільшений вертикальний переріз витків різей моделі нарізного з'єднання для сталевої труби, показаної на фіг. 9.

ДОКЛАДНИЙ ОПИС ПЕРЕВАЖНИХ ВАРІАНТІВ ЗДІЙСНЕННЯ

0021) Як розглянуто вище, у нарізному з'єднанні з малою різницею діаметрів внутрішній і зовнішній діаметри строго обмежені. Відповідно, необхідні компоненти, такі як різі і ущільнювальні частини, мають бути розміщені в межах строго обмеженої товщини стінок, і гарні ущільнювальні характеристики мають бути отримані при одночасному забезпеченні визначеної міцності з'єднання. Однак у нарізному з'єднанні з малою різницею діаметрів звичайно важко гарантувати те, щоб частини, що включають в себе ущільнювальні частини, мали достатню товщину стінок. (0022) Наприклад, нарізне з'єднання, що має тільки внутрішню ущільнювальну частину, проявляє ущільнювальні характеристики під дією внутрішнього тиску частково внаслідок того, що внутрішній тиск викликає підтиск кінцевої частини кінця з зовнішньою різзю до кінця з внутрішньою різзю. Однак зовнішній тиск може діяти через зазори між витками різей і доходити до кінцевої частини кінця з зовнішньою різзю і викликає зсув кінцевої частини кінця з зовнішньою різзю, яка має малу товщину стінки, вниз; таким чином, при прикладанні зовнішнього тиску радіальні зазори можуть легко створюватися між кінцями з зовнішньою і внутрішньою різзю. Таким чином, конструкція, що має тільки внутрішню ущільнювальну частину, не може мати достатні ущільнювальні характеристики під дією зовнішнього тиску. 0023) З іншого боку, нарізне з'єднання, що має тільки зовнішню ущільнювальну частину, проявляє ущільнювальні характеристики під дією зовнішнього тиску частково внаслідок того, що зовнішній тиск викликає підтиск кінцевої частини кінця з внутрішньою різзю до кінця з зовнішньою різзю. Однак внутрішній тиск може діяти через зазори між витками різей і доходити до кінцевої частини кінця з внутрішньою різзю і викликає зсув кінцевої частини кінця з внутрішньою різзю, яка має малу товщину стінки, вверх; таким чином, при прикладанні внутрішнього тиску радіальні зазори можуть легко створюватися між кінцями з зовнішньою і внутрішньою різзю. Таким чином, конструкція, що має тільки зовнішню ущільнювальну частину, бо не може мати достатні ущільнювальні характеристики під дією внутрішнього тиску.

І0024| У деяких конструкціях ущільнювальна частина може бути виконана посередині нарізного з'єднання. У таких конструкціях товщина стінки ущільнювальної частини в нарізному з'єднанні з малою різницею діаметрів може бути максимізована. Крім того, такі конструкції мають нарізні з'єднання по обидва боки ущільнювальної частини, що забезпечує гарні ущільнювальні характеристики.

І0025| Однак, якщо ущільнювальна частина виконана посередині нарізного з'єднання, комплект різей обов'язково складається з двоступінчастих різей, тобто одна різь розділена на два ступені, і, отже, товщина стінки, яка може бути використана для кожного ступеня різі, дуже мала. У результаті різь майже не включає в себе ділянки різі з повним профілем і включає в себе великі ділянки різі з неповним профілем, що значно знижує міцність нарізного з'єднання, зокрема, міцність при розтягуванні. (0026) В інших конструкціях можуть бути виконані як внутрішня ущільнювальна частина, так і зовнішня ущільнювальна частина. У таких конструкціях внутрішня ущільнювальна частина функціонує під дією внутрішнього тиску, і зовнішня ущільнювальна частина функціонує під дією зовнішнього тиску. Це забезпечує кращі ущільнювальні характеристики під дією як внутрішнього, так і зовнішнього тисків, ніж в конструкції тільки з внутрішньою ущільнювальною частиною або тільки з зовнішньою ущільнювальною частиною. Крім того, подібні конструкції дозволяють формувати комплект різей з одноступінчастих різей, які не викликають суттєвого зниження міцності нарізного з'єднання.

І0027| Автори винаходу, що полягає у нарізному з'єднанні для сталевої труби згідно з варіантами здійснення, провели дослідження для подальшого покращення ущільнювальних характеристик нарізного з'єднання, в якому як частина кінця з зовнішньою різзю, близька до кінцевої частини, так і частина, близька до основної частини сталевої труби, мають ущільнювальні частини, і комплект різей утворений одноступінчастими різями. Після різноманітних досліджень автори винаходу виявили, що ущільнювальні характеристики можуть бути значно покращені за рахунок максимального збільшення товщини стінки кінцевої частини кінця з зовнішньою різзю, яка має внутрішню ущільнювальну частину (що у подальшому також називається "вхідною частиною кінця з зовнішньою різзю"), і кінцевої частини кінця з внутрішньою різзю, яка має зовнішню ущільнювальну частину (що у подальшому також

Зо називається "вхідною частиною кінця з внутрішньою різзю"). (0028) Як розглянуто вище, у нарізному з'єднанні з малою різницею діаметрів внутрішній і зовнішній діаметри строго обмежені. Це робить неможливим зменшення внутрішнього діаметра вхідної частини кінця з зовнішньою різзю для збільшення товщини її стінки або збільшення зовнішнього діаметра вхідної частини кінця з внутрішньою різзю для збільшення товщини її стінки. Наприклад, довжина різі може бути зменшена або висота виступу може бути зменшена, або кут конусності різі може бути зменшений для "економії" товщини стінки, використовуваної для різі, у результаті чого збільшується товщина стінки вхідної частини кінця з зовнішньою різзю і вхідної частини кінця з внутрішньою різзю. Однак у таких конструкціях міцність нарізного з'єднання і зручність у поводженні з ним можуть значно зменшитися: наприклад, міцність нарізного з'єднання може бути недостатньою, так що виступ різі може зруйнуватися або кінець з зовнішньою різзю може випадково вислизнути (або вискочити) з кінця з внутрішньою різзю, або, коли кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю мають бути з'єднані, може виникнути необхідність у повороті кінця з зовнішньою або внутрішньою різзю дуже велику кількість разів, або може легко виникати загвинчування з перекосом.

І0029| З урахуванням цього автори даного винаходу зосередилися на з'ясуванні того, як кінцеві частини комплекту різей звичайних нарізних з'єднань контактно взаємодіють одна з одною. Різь утворена конічною різзю, виконаною на зовнішній або внутрішній периферії труби, і по суті вершини зовнішньої або внутрішньої різі, розташовані поблизу кінця різі, усічені, так що висота виступів різі поступово зменшується. З іншого боку, глибина канавок різі, що відповідають даним виступам, не зменшується, що призводить до великих просторів між вершинами і западинами різі поряд з кінцями комплекту різей навіть після з'єднання різей. (0030) Це означає нераціональне використання великого простору в нарізному з'єднанні з малою різницею діаметрів, який має строго обмежені розміри. Автори даного винаходу усвідомили, що ущільнювальні характеристики можуть бути додатково покращені за рахунок ефективного використання зон з такими просторами в нарізному з'єднанні. Автори винаходу прийшли до ідеї, яка полягає в тому, що глибина канавок різі поблизу кінців кожної різі може поступово зменшуватися в міру поступового зменшення висоти виступів різі для збільшення товщини стінки вхідної частини кінця з зовнішньою різзю і вхідної частини кінця з внутрішньою різзю.

І0О31| Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з варіантами здійснення було виконано на основі вищеописаних висновків. Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом здійснення включає в себе трубчастий кінець з зовнішньою різзю і трубчастий кінець з внутрішньою різзю. У нарізному з'єднанні для сталевої труби кінці з зовнішньою і внутрішньою різзю з'єднані за допомогою вгвинчування кінця з зовнішньою різзю у кінець з внутрішньою різзю. Зовнішній діаметр кінця з внутрішньою різзю становить менше 108 95 від зовнішнього діаметра основної частини сталевої труби. Кінець з зовнішньою різзю включає в себе, починаючи від його кінцевої частини у напрямку до основної частини сталевої труби, вхідну частину кінця з зовнішньою різзю, зовнішню різь і другу ущільнювальну поверхню. Вхідна частина кінця з зовнішньою різзю включає в себе першу ущільнювальну поверхню. Зовнішня різь утворена одноступінчастою конічною різзю. Кінець з внутрішньою різзю включає в себе першу ущільнювальну поверхню, внутрішню різь і вхідну частину кінця з внутрішньою різзю.

Перша ущільнювальна поверхня відповідає першій ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю. Внутрішня різь відповідає зовнішній різі і утворена одноступінчастою конічною різзю.

Вхідна частина кінця з внутрішньою різзю включає в себе другу ущільнювальну поверхню, що відповідає другій ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю. У складеному стані перші ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною і другі ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною. Частина зовнішньої різі, розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини кінця з зовнішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр. Частина внутрішньої різі, розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини кінця з внутрішньою різзю, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр. У використовуваному в даному документі розумінні "однаковий діаметр" означає "однаковий" діаметр, який може бути одержаний, коли з'єднання одержують обробкою при використанні обробного обладнання або верстата, такого як токарський верстат з ЧПК, як правило, використовуваний фахівцем в даній галузі техніки, з нормальною точністю, і означає, що є тільки відмінності у середньому діаметрі, що становлять якнайбільше кілька сотень мікронів. Вираз "зовнішня і внутрішня різі, що включають в себе множину поверхонь западин різі що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр" означає, що у

Зо вертикальному перерізі нарізного з'єднання кожна різь включає в себе множину поверхонь западин різі, які проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр. 0032) У вищеописаному нарізному з'єднанні зовнішня різь включає в себе поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини кінця з зовнішньою різзю, множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр. Дана конструкція забезпечить збільшення товщини стінки вхідної частини кінця з зовнішньою різзю у порівнянні з конструкцією, в якій усі поверхні западин зовнішньої різі розташовані вздовж конічної поверхні, діаметр якої зменшується у напрямку до вхідної частини кінця з зовнішньою різзю. Це забезпечить значне збільшення пружної відновлювальної сили завдяки величині натягу першої ущільнювальної поверхні кінця з зовнішньою різзю, у результаті чого покращуються ущільнювальні характеристики під дією внутрішнього тиску. 0033) У вищеописаному нарізному з'єднанні внутрішня різь включає в себе поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини кінця з внутрішньою різзю, множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр. Дана конструкція забезпечить збільшення товщини стінки вхідної частини кінця з внутрішньою різзю у порівнянні з конструкцією, в якій усі поверхні западин внутрішньої різі виконані вздовж конічної поверхні, діаметр якої збільшується у напрямку до вхідної частини кінця з внутрішньою різзю. Це забезпечить значне збільшення пружної відновлювальної сили завдяки величині натягу другої ущільнювальної поверхні кінця з внутрішньою різзю, у результаті чого покращуються ущільнювальні характеристики під дією зовнішнього тиску.

Ї0034| У вищеописаному нарізному з'єднанні зовнішня і внутрішня різі утворені одноступінчастою конічною різзю. Це забезпечує збільшення товщини стінки, яка може бути використана для різей, у порівнянні з нарізними з'єднаннями з двоступінчастими різями, що гарантує достатні ділянки з повнопрофільною різзю. Це забезпечить мінімізацію зниження міцності при розтягуванні нарізного з'єднання, у результаті чого гарантується достатня міцність з'єднання. 0035) У вищеописаному нарізному з'єднанні кінець з зовнішньою різзю може додатково включати в себе упорну поверхню, виконану на, щонайменше, одній з торцевих поверхонь поблизу кінцевої частини і основної частини сталевої труби. Кінець з внутрішньою різзю може додатково включати в себе упорну поверхню, що відповідає упорній поверхні кінця з зовнішньою різзю. У складеному стані відповідні упорні поверхні можуть знаходитися в контакті одна з одною. 0036) У даній конструкції може бути обмежено те, наскільки далеко кінець з зовнішньою різзю може бути вгвинчений у кінець з внутрішньою різзю. Крім того, оскільки відповідні упорні поверхні знаходяться у контакті одна з одною у складеному стані, всередині з'єднання створюються осьові сили, обумовлені затягуванням різі, що додатково зміцнює з'єднання різей.

І0037| У вищеописаному нарізному з'єднанні кінець з зовнішньою різзю може додатково включати в себе першу носову частину, передбачену між поверхнею кінцевої частини і першою ущільнювальною поверхнею кінця з зовнішньою різзю.

І00381| В даній конструкції жорсткість вхідної частини кінця з зовнішньою різзю (тобто пружна відновлювальна сила, створювана першою ущільнювальною поверхнею кінця з зовнішньою різзю) може бути додатково збільшена. Це забезпечить додаткове покращення ущільнювальних характеристик під дією внутрішнього тиску.

І0039)| У вищеописаному нарізному з'єднанні кінець з внутрішньою різзю може додатково включати в себе другу носову частину, передбачену між торцевою поверхнею, що відповідає тій торцевій поверхні кінця з зовнішньою різзю, яка знаходиться поряд з основною частиною сталевої труби, і другою ущільнювальною поверхнею кінця з внутрішньою різзю.

І0040| Дана конструкція забезпечить додаткове збільшення жорстокості вхідної частини кінця з внутрішньою різзю (тобто пружної відновлювальної сили, створюваної другою ущільнювальною поверхнею кінця з внутрішньою різзю). Це забезпечить додаткове покращення ущільнювальних характеристик під дією зовнішнього тиску. 0041) У вищеописаному нарізному з'єднанні комплект різей, що складається з зовнішньої і внутрішньої різей, може мати форму витка різі у вертикальному перерізі (що у подальшому називається просто формою витка різі), яка являє собою форму ластівчиного хвоста, при цьому ширина витка різі поступово змінюється вздовж ходу різі. 0042) У вищеописаному нарізному з'єднанні комплект різей, що складається з зовнішньої і внутрішньої різей, може бути однозахідним або двохзахідним.

ІЇ0043| У вищеописаному нарізному з'єднанні відстань між зовнішньою різзю і першою ущільнювальною поверхнею кінця з зовнішньою різзю, виміряна у напрямку осі труби, може у

Зо 1,5 рази або більше перевищувати крок зовнішньої різі.

І0044| У вищеописаному нарізному з'єднанні відстань між внутрішньою різзю і другою ущільнювальною поверхнею кінця з внутрішньою різзю, виміряна у напрямку осі труби, може у 1,5 рази або більше перевищувати крок внутрішньої різі. (0045) |Варіанти здійснення)

Варіанти здійснення нарізного з'єднання для сталевої труби будуть описані далі з посиланням на креслення. Однакові або відповідні компоненти на кресленнях позначені тими самими посилальними позиціями, і їх опис не буде повторюватися. (0046) Фіг. 1 являє собою вертикальний переріз нарізного з'єднання 1 для сталевої труби згідно з варіантом здійснення. Нарізне з'єднання 1 являє собою нарізне з'єднання безмуфтового типу і складається з кінця 10 з зовнішньою різзю і кінця 20 з внутрішньою різзю. В альтернативному варіанті конструкція нарізного з'єднання 1 може бути застосована для нарізного з'єднання муфтового типу.

І0047| Нарізне з'єднання 1 являє собою з'єднання з малою різницею діаметрів, в якому різниця зовнішнього діаметра кінця 20 з внутрішньою різзю і зовнішнього діаметра основної частини 30 сталевої труби мала. Таким чином, зовнішній діаметр кінця 20 з внутрішньою різзю становить менше 10895 від зовнішнього діаметра основної частини 30 сталевої труби.

Зовнішній діаметр кінця 20 з внутрішньою різзю становить 100 95 або більше від зовнішнього діаметра основної частини 30 сталевої труби. Основна частина 30 сталевої труби означає частини сталевих труб, з'єднаних за допомогою нарізного з'єднання 1, які відрізняються від кінця 10 з зовнішньою різзю і кінця 20 з внутрішньою різзю. (0048) Кінець 10 з зовнішньою різзю включає в себе, починаючи з його кінцевої частини у напрямку до основної частини 30 сталевої труби, вхідну частину 12 кінця з зовнішньою різзю, що включає в себе першу ущільнювальну поверхню 11, зовнішню різь 13 і другу ущільнювальну поверхню 14. Кінець 10 з зовнішньою різзю додатково включає в себе упорну поверхню 15 на його торці поряд з основною частиною 30 сталевої труби. Внутрішній діаметр кінця 10 з зовнішньою різзю більше прохідного діаметра, що визначається стандартами Американського нафтового інституту (АРІ). Для простоти роз'яснення напрямок до кінцевої частини кінця 10 з зовнішньою різзю може бути у подальшому названий напрямком всередину відносно напрямку осі труби, і напрямок до торця кінця 10 з зовнішньою різзю, розташованого поряд з основною бо частиною 30 сталевої труби, - напрямком назовні відносно напрямку осі труби.

І0049| Перша ущільнювальна поверхня 11 виконана на зовнішній периферії вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, що проходить від зовнішньої різі 13 до кінцевої частини. Друга ущільнювальна поверхня 14 виконана на зовнішній периферії кінця 10 з зовнішньою різзю і розташована ближче до основної частини 30 сталевої труби, ніж зовнішня різь 13. Таким чином, на зовнішній периферії кінця 10 з зовнішньою різзю зовнішня різь 13 знаходиться між першою і другою ущільнювальними поверхнями 11 і 14. 0050) Перша і друга ущільнювальні поверхні 11 і 14 є конічними. Більш точно, кожна з першої і другої ущільнювальних поверхонь 11 і 14 має форму поверхні, що відповідає периферії усіченого конуса, діаметр якої зменшується у напрямку до кінцевої частини кінця 10 з зовнішньою різзю, або форму поверхні, що відповідає периферії такого усіченого конуса і периферії тіла обертання, одержаного обертанням кривої, такої як дуга, навколо осі СІ. труби, або форму, одержану за допомогою їх комбінування. 0051) Упорна поверхня 15 являє собою кільцеву поверхню, майже перпендикулярну до осі

СІ. труби. На фіг. 1 упорна поверхня 15 має невеликий нахил у напрямку вгвинчування кінця 10 з зовнішньою різзю відносно площини, перпендикулярної до осі СІ труби, тобто невеликий нахил до кінцевої частини кінця 10 з зовнішньою різзю на його зовнішній периферії.

І0052| Кінець 20 з внутрішньою різзю включає в себе розташовані зовні відносно до напрямку осі труби, першу ущільнювальну поверхню 21, внутрішню різь 23 і вхідну частину 22 кінця з внутрішньою різзю, що включає в себе другу ущільнювальну поверхню 24. Кінець 20 з внутрішньою різзю додатково включає в себе упорну поверхню 25 на його зовнішньому торці.

Перша ущільнювальна поверхня 21, внутрішня різь 23, друга ущільнювальна поверхня 24 і упорна поверхня 25 кінця 20 з внутрішньою різзю відповідають першій ущільнювальній поверхні 11, зовнішній різі 13, другій ущільнювальній поверхні 14 і упорній поверхні 15 кінця 10 з зовнішньою різзю.

Ї0053| Зовнішня різь 13 кінця 10 з зовнішньою різзю і внутрішня різь 23 кінця 20 з внутрішньою різзю утворені одноступінчастими конічними різями, виконаними з можливістю з'єднання одна з одною. Форма витка зовнішньої і внутрішньої різей 13 і 23 являє собою форму ластівчиного хвоста.

І0054| Ширина витка зовнішньої і внутрішньої різей 13 і 23 змінюється вздовж напрямку

Зо вгвинчування кінця 10 з зовнішньою різзю. Більш конкретно, ширина виступів зовнішньої різі 13 зменшується в міру просування у напрямку гвинта з правою різзю вздовж гвинтової лінії різі (ходу), і ширина канавок протилежної внутрішньої різі 23 також зменшується в міру просування у напрямку гвинта з правою різзю вздовж гвинтової лінії різі. 0055) Зовнішня і внутрішня різь 13 і 23 забезпечують можливість їх згвинчування. Перші ущільнювальні поверхні 11 і 21 і другі ущільнювальні поверхні 14 і 24 входять у контакт одна з одною при вгвинчуванні кінця 10 з зовнішньою різзю, і в складеному стані вони прилягають одна до одної при щільному контакті і знаходяться у стані посадки з натягом. Таким чином, перші ущільнювальні поверхні 11 ії 21 утворюють першу ущільнювальну частину (внутрішню ущільнювальну частину) при контакті металів. Другі ущільнювальні поверхні 14 і 24 утворюють другу ущільнювальну частину (зовнішню ущільнювальну частину) при контакті металів. 0056) При вгвинчуванні кінця 10 з зовнішньою різзю у кінець 20 з внутрішньою різзю упорні поверхні 15 і 25 входять у контакт одна з одною і підтискаються одна до одної, тим самим слугуючи як стопор, який обмежує вгвинчування кінця 10 з зовнішньою різзю. Крім того, у складеному стані упорні поверхні 15 і 25 служать для створення навантаження, що діє на зовнішню різь 13 кінця 10 з зовнішньою різзю у напрямку (назад), протилежному напрямку (вперед) вгвинчування, тобто так званих осьових сил, обумовлених затягуванням різі. Упорні поверхні 15 ії 25 утворюють упорну частину за рахунок даного контакту з підтиском їх однієї до одної.

І0О57| Фіг. 2 являє собою збільшений вертикальний переріз витків різей нарізного з'єднання 1. Комплект різей включає в себе зовнішню різь 13 кінця 10 з зовнішньою різзю і внутрішню різь 23 кінця 20 з внутрішньою різзю. Хоча це не є обмеженням, різі переважно являють собою однозахідні або двозахідні різі. 0058) Як показано на фіг. 2, зовнішня різь 13 кінця 10 з зовнішньою різзю включає в себе множину поверхонь 13а вершин різі, поверхонь 1360 западин різі, посадкових бічних поверхонь 13с, що проходять першими під час вгвинчування (що у подальшому також називаються "посадковими поверхнями"), і бічних поверхонь 134 навантаження, протилежних посадковим поверхням 13с (що у подальшому також називаються "поверхнями навантаження"). Внутрішня різь 23 кінця 20 з внутрішньою різзю включає в себе множину поверхонь 23а вершин різі, поверхонь 2360 западин різі, посадкових поверхонь 23с і поверхонь 234 навантаження. Кожна бо поверхня 23а вершини внутрішньої різі 23 обернена до відповідної поверхні 136 западини зовнішньої різі 13. Кожна поверхня 230 западини внутрішньої різі 23 обернена до відповідної поверхні 1За вершини зовнішньої різі 13. Кожна посадкова поверхня 23с внутрішньої різі 23 обернена до відповідної посадкової поверхні 13с зовнішньої різі 13. Кожна поверхня 23а навантаження внутрішньої різі 23 обернена до відповідної поверхні 130 навантаження зовнішньої різі 13. 0059) Кути бічного нахилу поверхонь 134 і 234 навантаження і посадкових поверхонь 13с і 23с зовнішньої різі 13 і внутрішньої різі 23 являють собою негативні кути, що складають менше 02. У використовуваному в даному документі розумінні кут бічного нахилу являє собою кут, утворений площиною, перпендикулярною до осі Сі. труби, і бічною поверхнею. Для нарізного з'єднання, показаного на фіг. 2, кути бічного нахилу поверхонь 134 і 2340 навантаження є позитивними у випадку напрямку за годинниковою стрілкою, у той час як кути бічного нахилу посадкових поверхонь 13с і 23с є позитивними у випадку напрямку проти годинникової стрілки.

І0О60) У складеному стані поверхні 134 і 234 навантаження зовнішньої і внутрішньої різей 13 і 23 контактують одна з одною і посадкові поверхні 13с і 23с контактують одна з одною, при цьому поверхні 135 западин зовнішньої різі 13 і поверхні 23а вершин внутрішньої різі 23 контактують одна з одною. Зазор утворюється між поверхнею 13а вершини зовнішньої різі 13 і поверхнею 23р западини внутрішньої різі 23. В альтернативному варіанті, на противагу даній конструкції поверхня 1За вершини зовнішньої різі 13 і поверхня 236 западини внутрішньої різі 23 можуть контактувати одна з одною, у той час як зазор може бути утворений між поверхнею 13р западини зовнішньої різі 13 і поверхнею 23а вершини внутрішньої різі 23. Ще в одному альтернативному варіанті зазор може бути утворений між посадковими поверхнями 13с і 23с зовнішньої різі 13 і внутрішньої різі 23.

І0О6Є1| Фіг. З являє собою збільшений вертикальний переріз кінця нарізного з'єднання 1 поряд з вхідною частиною 12 кінця з зовнішньою різзю (внутрішнього кінця відносно до напрямку осі труби). Як показано на фіг. 3, зовнішня різь 13 включає в себе поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, множину поверхонь 1315 западин різі, що проходять паралельно осі Сі. труби і мають однаковий діаметр. Дві або більше з поверхонь 1316 западин зовнішньої різі 13, які розташовані далі всього всередині відносно до напрямку осі труби, по суті мають форму бічної поверхні циліндра. Тобто, поверхні 13156 западин різі утворені

Зо бічною поверхнею циліндра з центральною віссю, що співпадає з віссю Сі. труби.

І0062| Глибина канавок різі поряд з внутрішньою частиною зовнішньої різі 13 поступово зменшується до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю у напрямку осі труби. Ті з поверхонь западин зовнішньої різі 13, які відрізняються від поверхонь 1316 западин різі, утворені вздовж периферії усіченого конуса, діаметр якої зменшується у напрямку до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю.

І0063)| Поверхні 231а вершин внутрішньої різі 23, які відповідають поверхням 1316 западин зовнішньої різі 13, проходять паралельно осі СІ. труби і мають однаковий діаметр. Тобто, на внутрішній різі 23 дві або більше поверхонь 231а вершин різі, розташовані далі всього всередині відносно до напрямку осі труби, проходять паралельно осі СІ. труби і мають однаковий діаметр.

Кожна поверхня 231а вершини різі коаксіальна відносно до відповідної поверхні 1316 западини зовнішньої різі 13 і має форму бічної поверхні циліндра з трохи більшим діаметром у порівнянні з даною поверхнею 1316 западини різі. Таким чином, у складеному стані зазор 31 утворюється між кожною поверхнею 231а вершини різі і відповідною поверхнею 1316 западини зовнішньої різі 13. Ті з поверхонь вершин зовнішньої різі 23, які відрізняються від поверхонь 231а вершин різі, утворені вздовж периферії усіченого конуса, діаметр якої зменшується в міру просування всередину відносно напрямку осі труби.

І0064| Зазор С1 створюється за рахунок різниці діаметра бічної поверхні циліндра, що характеризує поверхні 231а вершин внутрішньої різі 23, і діаметра бічної поверхні циліндра, що характеризує поверхні 1315 западин зовнішньої різі 13. При складеному стані нарізного

БО з'єднання середнє значення С1, наприклад, більше О мкм і не більше 900 мкм і більш переважно не перевищує 500 мкм, хоча це не є обмеженням. Середнє значення використовується у цьому випадку тому, що реальний виріб має похибки, пов'язані з еліптичністю, і зазор С1 рідко буває рівномірним на всій периферії. Таким чином, у деяких випадках зазор С1 може бути таким, що дорівнює 0 на деяких ділянках окружної периферії, і можуть існувати ділянки, на яких максимальний зазор перевищує 900 мкм. 0065) Як розглянуто вище, перша ущільнювальна поверхня 11 вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю знаходиться в контакті з першою ущільнювальною поверхнею 21 кінця 20 з внутрішньою різзю у складеному стані. Ті ділянки зовнішньої периферії вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, які відрізняються від першої ущільнювальної поверхні 11, не знаходяться у бо контакті з кінцем 20 з внутрішньою різзю у складеному стані.

0066) Відстань 11 між зовнішньою різзю 13 і першою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, наприклад, переважно у 1,5 рази або більше перевищує крок РІ різі.

Відстань 1 являє собою відстань від зовнішнього кінця Е11 першої ущільнювальної поверхні 11, що знаходиться в контакті з першою ущільнювальною поверхнею 21 кінця 20 з внутрішньою різзю, до внутрішнього кінця Е12 зовнішньої різі 13, виміряна у напрямку осі труби. Крок РІ різі означає відстань між поверхнями навантаження сусідніх виступів зовнішньої різі 13, виміряну у напрямку осі труби (в описі дане визначення також застосовно до кроку різі для двозахідної різі).

І0067| Фіг. 4 являє собою збільшений вертикальний переріз кінця нарізного з'єднання 1 поряд з вхідною частиною 22 кінця з внутрішньою різзю (тобто зовнішнього кінця у напрямку осі труби). Як показано на фіг. 4, внутрішня різь 23 включає в себе поряд з її кінцем, близьким до кінця вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, множину поверхонь 23160 западин різі, що проходять паралельно осі СІ. труби і мають однаковий діаметр. Дві або більше поверхонь 231р западин внутрішньої різі 23, які розташовані далі за все зовні у напрямку осі труби, по суті мають форму бічної поверхні циліндра. Тобто, поверхні 2316 западин різі утворені бічною поверхнею циліндра, що має вісь, що співпадає з віссю СІ. труби. Глибина канавок різі поряд з зовнішнім кінцем внутрішньої різі 23 поступово зменшується у напрямку до вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю вздовж напрямку осі труби. Ті з поверхонь западин внутрішньої різі 23, які відрізняються від поверхонь 2316 западин різі, утворені вздовж периферії усіченого конуса, діаметр якої зменшується в міру просування від вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю. 0068) Поверхні 131а вершин зовнішньої різі 13, які відповідають поверхням 2316 западин внутрішньої різі 23, проходять паралельно осі СІ. труби і мають однаковий діаметр. Тобто, дві або більше поверхонь 131а вершин зовнішньої різі 13, які розташовані далі за все зовні, як визначається вздовж напрямку осі труби, проходять паралельно осі СІ. труби і мають однаковий діаметр. Кожна з поверхонь 131а вершин різі косаксіальна відносно до відповідної поверхні 2315 западини внутрішньої різі 23 і має форму бічної поверхні циліндра, що має трохи менший діаметр у порівнянні з поверхнями 2316 западин різі Таким чином, у складеному стані утворюється зазор 32 між кожною поверхнею 131а вершини різі і відповідною поверхнею 2316 западини внутрішньої різі 23. Ті з поверхонь вершин зовнішньої різі 13, які відрізняються від

Зо поверхонь 13Т1а вершин різі, утворені вздовж периферії усіченого конуса, діаметр якої зменшується в міру просування всередину, як визначається вздовж напрямку осі труби.

ІЇ0069| Зазор С2 створюється за рахунок різниці діаметра бічної поверхні циліндра, що характеризує поверхні 131а вершин зовнішньої різі 13, і діаметра бічної поверхні циліндра, що характеризує поверхні 2316 западин внутрішньої різі 23. При складеному стані нарізного з'єднання середнє значення С2, наприклад, більше О мкм і не більше 900 мкм і більш переважно не перевищує 500 мкм, хоча це не є обмеженням. Середнє значення використовується в цьому випадку з тих самих причин, що і у випадку зазору С1.

І0070)| Як розглянуто вище, друга ущільнювальна поверхня 24 вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю знаходиться в контакті з другою ущільнювальною поверхнею 14 кінця 10 з зовнішньою різзю у складеному стані. Ті ділянки внутрішньої периферії вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, які відрізняються від другої ущільнювальної поверхні 24 і упорної поверхні 25, не контактують з кінцем 20 з внутрішньою різзю у складеному стані. 0071) Відстань 12 між внутрішньою різзю 23 і другою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, наприклад, переважно у 1,5 рази або більше перевищує крок Ра2 різі.

Відстань 12 означає відстань від внутрішнього кінця Е21 другої ущільнювальної поверхні 24, що знаходиться в контакті з другою ущільнювальною поверхнею 14 кінця 10 з зовнішньою різзю, до зовнішнього кінця Е22 внутрішньої різі 23, виміряна у напрямку осі труби. Крок Ра2 різі означає відстань між поверхнями навантаження сусідніх виступів внутрішньої різі 23, виміряна у напрямку осі труби.

І0072| Як розглянуто вище, у нарізному з'єднанні 1 для сталевої труби згідно з представленим варіантом здійснення зовнішня різь 13 включає в себе поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, множину поверхонь 1316 западин різі, що проходять паралельно осі Сі. труби і мають однаковий діаметр. Це збільшує товщину стінки вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю у порівнянні з варіантами здійснення, в яких усі поверхні западин зовнішньої різі 13 розташовані вздовж конічної поверхні, діаметр якої зменшується в міру просування до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю. 0073) Якщо всі поверхні западин зовнішньої різі 13 розташовані вздовж конічної поверхні, має бути передбачений простір на зовнішній периферії вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, як показано пунктирними лініями на фіг. З, для забезпечення можливості виходу бо інструмента, який переміщається, будучи нахиленим відносно осі СІ. труби, після утворювання зовнішньої різі 13. Напроти, якщо поверхні 131р западин різі поряд з кінцем зовнішньої різі 13, близьким до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, проходять паралельно осі Сі. труби і мають однаковий діаметр, як у представленому варіанті здійснення, інструмент поряд з кінцем різі, близьким до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, переміщається паралельно осі Сі. труби; по суті не потрібно забезпечувати ніякий простір на вхідній частині 12 кінця з зовнішньою різзю для забезпечення можливості виходу інструмента. Таким чином, представлений варіант здійснення відвертає зменшення товщини стінки вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, що включає в себе першу ущільнювальну поверхню 11, у результаті чого підвищується жорсткість вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю. Це забезпечить покращення ущільнювальних характеристик під дією внутрішнього тиску.

І0074| У нарізному з'єднанні 1 для сталевої труби згідно з представленим варіантом здійснення внутрішня різь 23 включає в себе поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, множину поверхонь 231р западин різі, що проходять паралельно осі

СІ труби і мають однаковий діаметр. Це збільшує товщину стінки вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю у порівнянні з варіантами здійснення, в яких усі поверхні западин внутрішньої різі 23 розташовані вздовж конічної поверхні, діаметр якої збільшується в міру просування до вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю. 0075) Якщо всі поверхні западин внутрішньої різі 23 розташовані вздовж конічної поверхні, має бути передбачений простір на внутрішній периферії вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, як показано пунктирними лініями на фіг. 4, для забезпечення можливості виходу інструмента, який переміщається, будучи нахиленим відносно осі СІ. труби, після утворювання внутрішньої різі 23. Напроти, якщо поверхні 2316 западин різі поряд з кінцем внутрішньої різі 23, близьким до вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, проходять паралельно осі Сі. труби і мають однаковий діаметр, як у представленому варіанті здійснення, інструмент поряд з кінцем різі, близьким до вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, переміщається паралельно осі

СІ труби; по суті не потрібно забезпечувати ніякий простір на внутрішній периферії вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю для забезпечення можливості виходу інструмента. Таким чином, представлений варіант здійснення відвертає зменшення товщини стінки вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, що включає в себе другу ущільнювальну поверхню 24, у

Зо результаті чого підвищується жорсткість вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю. Це забезпечить покращення ущільнювальних характеристик під дією зовнішнього тиску.

І0076| У нарізному з'єднанні 1 для сталевої труби згідно з представленим варіантом здійснення кожна з зовнішньої і внутрішньої різей 13 і 23 утворена одноступінчастою конічною різзю. Таким чином, у порівнянні з нарізним з'єднанням з комплектом різей, утвореним двоступінчастими різями, нарізне з'єднання 1 має більшу товщину стінок, яка може бути використана для комплекту різей, у результаті чого забезпечуються достатні ділянки з повнопрофільною різзю. Це забезпечить мінімізацію зниження міцності при розтягуванні нарізного з'єднання, що гарантує достатню міцність з'єднання.

І0077| Таким чином, представлений варіант здійснення забезпечує достатню товщину стінки вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, на якій створюється внутрішнє ущільнення, і вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, на якій створюється зовнішнє ущільнення, у результаті чого покращуються ущільнювальні характеристики під дією як внутрішнього, так і зовнішнього тисків. Крім того, міцність з'єднання, зокрема, міцність при розтягуванні не зменшується, що дозволяє покращити ущільнювальні характеристики. 0078) Крім того, у представленому варіанті здійснення поверхні 131р западин зовнішньої різі 13, виконані поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю, мають форму бічної поверхні циліндра з трохи меншим діаметром у порівнянні з відповідними поверхнями 231а вершин внутрішньої різі 23. Таким чином, поряд з внутрішнім кінцем комплекту різей зазор С1 між поверхнею 13156 западини зовнішньої різі 13 і відповідною поверхнею 231а вершини внутрішньої різі 23 порівняно малий. Крім того, поверхні 2316 западин внутрішньої різі 23, виконані поряд з її кінцем, близьким до вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, мають форму бічної поверхні циліндра з трохи більшим діаметром у порівнянні з відповідними поверхнями 131а вершин зовнішньої різі 13. Таким чином, поряд з зовнішнім кінцем комплекту різей зазор С2 між поверхнею 2316 западини внутрішньої різі 23 і відповідною поверхнею 131а вершини зовнішньої різі 13 порівняно малий. Тобто, згідно з представленим варіантом здійснення зазори між поверхнями вершин різі і відповідними поверхнями западин різі поряд з внутрішнім і зовнішнім кінцями комплекту різей, утвореного конічними різями, менше зазорів у звичайних конструкціях. На думку авторів даного винаходу, вибір даної конструкції забезпечить збільшення товщини стінок, яка може бути використана для вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю і вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю. Це забезпечить додаткове покращення ущільнювальних характеристик під дією внутрішнього і зовнішнього тисків.

І0079| У представленому варіанті здійснення упорна поверхня 15 виконана на торці кінця 10 з зовнішньою різзю поряд з основною частиною 30 сталевої труби. Кінець 20 з внутрішньою різзю включає в себе упорну поверхню 25, що відповідає упорній поверхні 15 кінця 10 з зовнішньою різзю. Оскільки упорні поверхні 15 і 25 знаходяться у контакті одна з одною у складеному стані, вони можуть служити як стопор для обмеження вгвинчування кінця 10 з зовнішньою різзю в кінець 20 з внутрішньою різзю. Крім того, упорні поверхні 15 їі 25 виконані з можливістю утворювання осьової сили, обумовленої затягуванням різі, всередині з'єднання.

І0О80| Згідно з представленим варіантом здійснення комплект різей, що складається з зовнішньої і внутрішньої різей 13 і 23, має форму ластівчиного хвоста і має змінну ширину витків різі. В даній конструкції у складеному стані поверхні навантаження знаходяться у контакті одна з одною, і поверхні вершин різі і поверхні западин різі знаходяться у щільному контакті, забезпечуючи гарні ущільнювальні характеристики. Якщо посадкові поверхні також знаходяться у контакті одна з одною, коли з'єднання кінця 10 з зовнішньою різзю і кінця 20 внутрішньою різзю буде завершено, усі витки різі міцно прилягають один до одного, що додатково покращує ущільнювальні характеристики. 0081) Кожна з першої і другої ущільнювальних частин має такий "запас" по приляганню (або величину натягу), що перші ущільнювальні поверхні 11 і 21 і другі ущільнювальні поверхні 14 і 24 знаходяться у щільному контакті з достатнім контактним зусиллям вздовж усієї окружної периферії у складеному стані для забезпечення достатніх ущільнювальних характеристик.

Відповідно, якщо відстань між першою і/або другою ущільнювальними частинами і нарізною частиною, виміряна у напрямку осі труби, занадто мала, міра натягу першої і/або другої ущільнювальних частин може викликати вихід внутрішньої різі 23 з контактної взаємодії з зовнішньою різзю 13, що призводить до зниження міцності нарізного з'єднання поряд з кінцями різей.

І0082| У представленому варіанті здійснення передбачена відстань Ї1 між нарізною частиною і першою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, для відвертання ситуації, при якій контакт між першими ущільнювальними поверхнями 11 і 21 ії контакт між

Зо зовнішньою і внутрішньою різями 13 і 23 негативно впливають одна на одну. Крім того, у даному винаході передбачена відстань 12 між нарізною частиною і другою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, для відвертання ситуації, при якій контакт між другими ущільнювальними поверхнями 14 і 24 і контакт між зовнішньою і внутрішньою різями 13 23 негативно впливають одна на одну. Наприклад, відстані Ї71 ї 12 у 1,5 рази або більше перевищують відповідні кроки РІ ї Р2 різі. Це забезпечить відвертання зниження міцності нарізного з'єднання внаслідок величин натягу першої і/або другої ущільнювальних частин. (0083) Переважні варіанти основних компонентів будуть наведені нижче. 00841 (Різі)

Як розглянуто вище, поряд з внутрішнім кінцем комплекту різей, що визначається вздовж напрямку осі труби, є зазор С1 між поверхнею 13156 западини зовнішньої різі 13 і відповідною поверхнею 231а вершини внутрішньої різі 23. Поряд з зовнішнім кінцем комплекту різей, що визначається вздовж напрямку осі труби, створюється зазор С2 між поверхнею 131а вершини зовнішньої різі 13 і відповідною поверхнею 2316 западини внутрішньої різі 23. Зазори С1 і С2 переважно задаються відповідно до некруглості (або виробничим допуском) (або овальністю) внутрішнього і зовнішнього кінців нарізної частини, що визначаються вздовж напрямку осі труби.

Круглість в значній мірі варіюється залежно від, наприклад, зовнішнього діаметра сталевої труби, значення товщини стінки, матеріалу, способу виготовлення і інших факторів. Однак круглість, як правило, становить не менше 5 95 і не більше 50 95 і більш переважно не менше 1095 і не більше 3095 від висоти (або радіальних розмірів) поверхні навантаження більш низького з повнопрофільного виступу зовнішньої різі 13 ії повнопрофільного виступу внутрішньої різі 23. (0085) Висота виступів різі ії конусність різі нарізної частини не обмежені якими-небудь певними значеннями. Висота виступів різі і конусність різі можуть бути скориговані, наприклад, згідно з зовнішнім діаметром і товщиною стінки сталевої труби. Якщо з'єднання використовується для сталевих труб для нафтових свердловин, висота виступів різі може, як правило, знаходитися у діапазоні від 0,8 мм до З мм. Якщо з'єднання використовується для сталевих труб для нафтових свердловин, конусність різі може, як правило, знаходитися у діапазоні від 1/21 до 1/4. (0086) Якщо нарізна частина утворена витками різі з формою ластівчиного хвоста, кожний з бо кутів бічного нахилу поверхні навантаження і посадкової поверхні може з практичних міркувань становити не менше -317 і менше 07, хоча це не є обмеженням. З міркувань, пов'язаних з технологічністю, більш переважно, якщо кожний з кутів бічного нахилу поверхні навантаження і посадкової поверхні може знаходитися у діапазоні від -162 до -22. Кут бічного нахилу поверхні навантаження і кут бічного нахилу посадкової поверхні необов'язково мають бути однаковими.

І0087| (Внутрішній і зовнішній діаметри нарізного з'єднання для сталевої труби)

Представлений варіант здійснення особливо використовується для нарізних з'єднань заглибленого типу, напівзаглибленого типу і з малою різницею діаметрів для сталевої труби, в яких різниця зовнішнього діаметра кінця 20 з внутрішньою різзю і зовнішнього діаметра основної частини 30 сталевої труби мала. Як розглянуто вище, у нарізному з'єднанні 1 для сталевої труби згідно з представленим варіантом здійснення зовнішній діаметр кінця 20 з внутрішньою різзю становить не більше 108 95 від зовнішнього діаметра основної частини 30 сталевої труби.

Зокрема, у нарізних з'єднаннях заглибленого типу і напівзаглибленого типу з меншими різницями зовнішніх діаметрів кінця 20 з внутрішньою різзю і основної частини 30 сталевої труби, зовнішній діаметр кінця 20 з внутрішньою різзю становить не більше 10495 від зовнішнього діаметра основної частини 30 сталевої труби. Нижня границя для внутрішнього діаметра нарізного з'єднання 1 (тобто внутрішнього діаметра кінця 10 з зовнішньою різзю) може являти собою, наприклад, прохідний діаметр 5РЕС 5СТ згідно зі стандартами АРІ. (0088) (Ущільнювальні частини)

Форми і розміри перших ущільнювальних поверхонь 11 і 21 і других ущільнювальних поверхонь 14 і 24 не обмежені якими-небудь конкретними значеннями. У вертикальному перерізі нарізного з'єднання 1 (тобто перерізі, одержаному розрізанням з'єднання по площині, що містить вісь СІ. труби) профіль кожної з перших ущільнювальних поверхонь 11 і 21 і других ущільнювальних поверхонь 14 і 24 може бути утворений прямою лінією, дугою, частковим еліпсом або плавною опуклою лінією або їх комбінацією. 0089) (Відстань між нарізною частиною і ущільнювальною частиною)

Як розглянуто вище, якщо відстань між першою і/або другою ущільнювальними частинами і нарізною частиною, виміряна у напрямку осі труби, занадто мала, міра натягу першої і/або другої ущільнювальних частин може викликати вихід внутрішньої різі 23 з контактної взаємодії з зовнішньою різзю 13, що може призвести до зниження міцності нарізного з'єднання поряд з

Зо кінцями нарізної частини. З урахуванням цього, відстань 1/1 між нарізною частиною і першою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, і відстань 12 між нарізною частиною і другою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, переважно у 1,5 рази або більше перевищують відповідні кроки РІ і Р2 різі, хоча вони можуть варіюватися залежно, наприклад, від зовнішнього діаметра або товщини стінки нарізного з'єднання 1. З міркувань, пов'язаних з витратами на виготовлення і зручністю поводження, відстані /1 і 12 можуть не більше ніж у 5 разів перевищувати відповідні кроки РІ і Р2 різі.

І0090) (Границя міцності при розтягуванні по окружності кінцевих частин кінця з внутрішньою різзю)

Границя міцності при розтягуванні по окружності кінцевих частин кінця 20 з внутрішньою різзю може бути збільшена, наприклад, за допомогою обробки проти утоми. Наприклад, границя міцності при розтягуванні по окружності на другій ущільнювальній поверхні 24 кінця 20 з внутрішньою різзю переважно збільшена, щонайменше, на 5 95 і більш переважно збільшена на 10 95 або більше відносно границі міцності при розтягуванні основної частини 30 сталевої труби. 00911 (Варіанти)

Незважаючи на те, що був описаний варіант здійснення, дане розкриття винаходу не обмежено вищеописаним варіантом здійснення, і можливі різні модифікації без відходу від його суті. Наприклад, як показано на фіг. 5 і б, кінець з зовнішньою різзю або кінець з внутрішньою різзю може включати в себе носову частину. 00921 Фіг. 5 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваного вздовж напрямку осі труби, внутрішнього кінця нарізного з'єднання 2 для сталевої труби згідно з різновидом вищеописаного варіанта здійснення. Нарізне з'єднання 2 для сталевої труби відрізняється від нарізного з'єднання 1 для сталевої труби згідно з вищеописаним варіантом здійснення тим, що кінець 10А з зовнішньою різзю включає в себе носову частину 16.

І0093| Як показано на фіг. 5, носова частина 16 розташована в визначуваній вздовж напрямку осі труби, самій внутрішній частині вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю.

Носова частина 16 розташована між поверхнею кінцевої частини кінця 10А з зовнішньою різзю і першою ущільнювальною поверхнею 11 кінця 10А з зовнішньою різзю. Хоча це не показано, упорна поверхня, аналогічна упорній поверхні за вищеописаним варіантом здійснення, може бути виконана на визначуваних вздовж напрямку осі труби, зовнішніх торцях кінця 10А з зовнішньою різзю і кінця 20А з внутрішньою різзю; в альтернативному варіанті можна не виконувати ніяких упорних поверхонь. 0094) У складеному стані зовнішня периферія носової частини 16 не знаходиться у контакті з кінцем 20А з внутрішньою різзю. Виконання носової частини 16 на кінці 10А з зовнішньою різзю забезпечує підвищення жорсткості вхідної частини 12 кінця з зовнішньою різзю. Це забезпечить додаткове покращення ущільнювальних характеристик під дією внутрішнього тиску. 0095) Фіг. 6 являє собою збільшений вертикальний переріз визначуваного вздовж напрямку осі труби, зовнішнього кінця нарізного з'єднання З для сталевої труби згідно з різновидом вищеописаного варіанта здійснення. Нарізне з'єднання З для сталевої труби відрізняється від нарізного з'єднання 1 для сталевої труби згідно з вищеописаним варіантом здійснення тим, що кінець 20В з внутрішньою різзю включає в себе носову частину 26.

І0096| Як показано на фіг. 6, носова частина 26 розташована в визначуваній вздовж напрямку осі труби, самій зовнішній частині вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю.

Носова частина 26 розташована між другою ущільнювальною поверхнею 24 кінця 208В з внутрішньою різзю і упорною поверхнею 25 кінця 208 з внутрішньою різзю. Тобто, упорна поверхня 25 виконана на кінці носової частини 26.

І0097| У складеному стані упорна поверхня 25 кінця 208 з внутрішньою різзю знаходиться у контакті з упорною поверхнею 15 кінця 10В з зовнішньою різзю аналогічно до упорної поверхні за вищеописаним варіантом здійснення, але внутрішня периферія носової частини 26 не знаходиться у контакті з кінцем 108 з зовнішньою різзю. Виконання даної носової частини 26 на кінці 208 з внутрішньою різзю забезпечить підвищення жорсткості вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю. Це забезпечить додаткове покращення ущільнювальних характеристик під дією зовнішнього тиску.

ІЇ0098| Границя міцності при розтягуванні по окружності вхідної частини 22 кінця з внутрішньою різзю, що включає в себе носову частину 26 і другу ущільнювальну поверхню 24 кінця 208 з внутрішньою різзю, може бути збільшена, наприклад, за допомогою обробки проти утоми. Границя міцності при розтягуванні по окружності в носовій частині 26 і на другій ущільнювальній поверхні 24 переважно збільшена, щонайменше, на 5 95 і більш переважно

Зо збільшена на 10 95 або більше відносно границі міцності при розтягуванні основної частини сталевої труби. 0099) Фіг. 5 і 6 показують варіанти здійснення, в яких носова частина виконана на кінці з зовнішньою різзю або на кінці з внутрішньою різзю. Однак носові частини можуть бути виконані як на кінці з зовнішньою різзю, так і на кінці з внутрішньою різзю.

ІО100| Незважаючи на те, що ніяка упорна поверхня не виконана на кінцевій частині кінця з зовнішньою різзю за вищеописаним варіантом здійснення, упорна поверхня 17 може бути виконана на кінцевій частині кінця 10 з зовнішньою різзю, як показано на фіг. 7. Кінець 20С з внутрішньою різзю включає в себе упорну поверхню 27, що відповідає упорній поверхні 17 кінця 10С з зовнішньою різзю. У складеному стані упорна поверхня 17 кінця 10 з зовнішньою різзю знаходиться у контакті з упорною поверхнею 27 кінця 20 з внутрішньою різзю. Упорна поверхня, аналогічна до упорної поверхні за вищеописаним варіантом здійснення, може бути виконана на торцевій поверхні кінця 10С з зовнішньою різзю поряд з основною частиною сталевої труби, або може бути не передбачено ніякої подібної упорної поверхні. Упорна поверхня кінця з зовнішньою різзю може бути виконана на одній або обох з кінцевої частини кінця з зовнішньою різзю і його торцевої поверхні поряд з основною частиною сталевої труби. Кінець з внутрішньою різзю включає в себе упорну поверхню або упорні поверхні, що відповідають упорній (-им) поверхні (-ям) кінця з зовнішньою різзю.

ІО101| У вищеописаному варіанті здійснення комплект різей складається з витків різі з формою ластівчиного хвоста; однак конфігурація комплекту різей не обмежена цим. Наприклад, як показано на фіг. 8, зовнішня різь 13А (13) і внутрішня різь 23А (23) можуть являти собою трапецієподібні різі. Хоча це не показано, у даному варіанті здійснення зовнішня різь 13А (13) також включає в себе поряд з внутрішнім кінцем, що визначається вздовж напрямку осі труби, множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі Сі труби і мають однаковий діаметр, і внутрішня різь 23А (23) включає в себе поряд з зовнішнім кінцем, що визначається вздовж напрямку осі труби, множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі Сі. труби і мають однаковий діаметр.

ПРИКЛАДИ

І0О102| Для визначення ефектів від нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з даним розкриттям винаходу був проведений аналіз на основі цифрового моделювання за допомогою бо методу кінцевих елементів для пружнопластичних тіл.

(0103) «Умови випробувань»

Як показано на фіг. 9, модель нарізного з'єднання для сталевої труби, використовувана в аналізі пружнопластичних тіл методом кінцевих елементів, включала в себе внутрішню ущільнювальну частину, що складається з перших ущільнювальних поверхонь 11 і 21, зовнішню ущільнювальну частину, що складається з других ущільнювальних поверхонь 14 і 24, упорну частину, що складається з упорних поверхонь 15 і 25, і носову частину 26, передбачену між зовнішньою ущільнювальною частиною і упорною частиною. Моделі прикладу за винаходом і порівняльного прикладу, описаного нижче, мали однакову базову конструкцію. 0104 Модель була створена за допомогою застосування технічних рішень за даним розкриттям винаходу для нарізного з'єднання, що має дану базову конструкцію, так, щоб вона являла собою приклад за винаходом. Тобто, як показано на фіг. 10, поряд з зовнішнім кінцем комплекту різей, що визначається вздовж напрямку осі труби, поверхні западин внутрішньої різі 23 і відповідні поверхні вершин зовнішньої різі 13 проходили паралельно осі Сі труби. Крім того, хоча це не показано, поряд з внутрішнім кінцем комплекту різей, що визначається вздовж напрямку осі труби, поверхні западин зовнішньої різі 13 і відповідні поверхні вершин внутрішньої різі 23 проходили паралельно осі СІ труби. Товщина стінки вхідної частини кінця з зовнішньою різзю становила 6,11 мм, і товщина стінки вхідної частини кінця з внутрішньою різзю становила 7,19 мм.

ІЇО105| У прикладі за винаходом відстань між зовнішньою різзю 13 їі внутрішньою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, у два рази перевищувала крок різі.

Відстань між внутрішньою різзю 23 і зовнішньою ущільнювальною частиною, виміряна у напрямку осі труби, також у два рази перевищувала крок різі.

ІО106)| Була створена модель, що має вищеописану базову конструкцію, для якої не були застосовані технічні рішення за даним розкриттям винаходу, щоб проілюструвати звичайне технічне рішення для порівняння (порівняльний приклад). Конструкція визначуваного вздовж напрямку осі труби, зовнішнього кінця моделі порівняльного прикладу показана пунктирними лініями на фіг. 10. В моделі порівняльного прикладу товщина стінки вхідної частини кінця з зовнішньою різзю становила 4,98 мм, і товщина стінки вхідної частини кінця з внутрішньою різзю становила 5,98 мм.

Зо І0107| Умови випробувань, спільні для прикладу за винаходом і порівняльного прикладу, такі: - Розміри сталевої труби: 14 Ідюймів| (355,6 мм), 115 Іфунт/фут| (171,139 кг/м) (при номінальному зовнішньому діаметрі ф355,6 мм і номінальній товщині стінки, що становить 20,63

ММ) - Клас міцності сталевої труби: 0125 згідно зі стандартами АРІ (вуглецева сталь для трубних виробів нафтопромислового сортаменту, що визначається АРІ 5СТ, з границею текучості, що становить 125 тисяч фунтів на кв. дюйм (862 Н/мм)) - Форма і розміри різі: форма ластівчиного хвоста (див. фіг. 11); ширина виступів різі і ширина канавок різі змінюються вздовж напрямку вгвинчування; зазори є між поверхням вершин зовнішньої різі і поверхнями западин внутрішньої різі і між посадковими поверхнями в складеному стані; висота виступу різі становить приблизно 2 мм, крок різі становить 8,47 мм, конусність різі становить 1/10; однозахідна різь - Відстані між нарізною частиною і внутрішньою і зовнішньою уцільнювальними частинами: 19 мм - Довжина носової частини, виміряна у напрямку осі труби: 20 мм (0108) «Метод оцінювання»

В аналізі методом кінцевих елементів для пружнопластичних тіл для кожної з моделей мав місце контакт упорних поверхонь (що означає, що упорні поверхні 15 і 25 прилягали одна до одної) і мало місце подальше вгвинчування на 0,001 дюйма (0,0254 мм) у напрямку осі труби, і послідовно застосовувалося моделювання комбінацій навантажень згідно з випробуванням

Зегіе5 А за стандартом ІБО 13679: 2002 (повторюване випробування під навантаженням від впливу внутрішнього тиску і зовнішнього тиску при температурі навколишнього середовища).

Порівнювали мінімальні значення контактного зусилля на внутрішніх і зовнішніх ущільнювальних поверхнях під час даного процесу аналізу, при цьому відносні величини були використані відносно до значення для порівняльного прикладу, яке було виражено як одиниця (1). Результати аналізу показані в Таблиці 1. (010911

Таблиця 11) приклад винаходом різзю (ммі " " різзю (ммі " " ошеелне 1 г. ущільнювальна 1 1,3

Мінімальне значення контактного частина зусилля в ільненні в процесі - ущільнювальна 1 2,4 частина "Відносні значення показані відносно до значення для порівняльного прикладу, яке представлено як 1. 011091 Як показано в Таблиці 1, контактні зусилля на внутрішніх і зовнішніх ущільнювальних поверхнях у прикладі за винаходом значно більше контактних зусиль на внутрішніх і зовнішніх ущільнювальних поверхнях у порівняльному прикладі. Це демонструє те, що у нарізному з'єднанні для сталевої труби згідно з даним розкриттям винаходу товщина стінок вхідної частини кінця з зовнішньою різзю і вхідної частини кінця з внутрішньою різзю більше відповідної товщини для звичайного рівня техніки, що призводить до гарних ущільнювальних характеристик під дією зовнішнього і внутрішнього тисків.

Claims (6)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Нарізне з'єднання для сталевої труби, що включає в себе трубчастий кінець з зовнішньою різзю і трубчастий кінець з внутрішньою різзю, при цьому трубчастий кінець з зовнішньою різзю і трубчастий кінець з внутрішньою різзю з'єднані при вгвинчуванні кінця з зовнішньою різзю в кінець з внутрішньою різзю, при цьому: кінець з внутрішньою різзю має зовнішній діаметр, який становить менше 108 95 від зовнішнього діаметра основної частини сталевої труби, кінець з зовнішньою різзю включає в себе, починаючи від його кінцевої частини у напрямку до основної частини сталевої труби, вхідну частину, що включає в себе першу ущільнювальну поверхню, зовнішню різь, утворену одноступінчастою конічною різзю, і другу ущільнювальну поверхню, кінець з внутрішньою різзю включає в себе першу ущільнювальну поверхню, що відповідає першій ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю, внутрішню різь, утворену одноступінчастою конічною різзю, що відповідає зовнішній різі, і вхідну частину, що включає в Зо себе другу ущільнювальну поверхню, що відповідає другій ущільнювальній поверхні кінця з зовнішньою різзю, в складеному стані зовнішня різь і внутрішня різь мають можливість з'єднання одна з одною, перші ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною, і другі ущільнювальні поверхні знаходяться у контакті одна з одною, частина зовнішньої різі, розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини кінця з зовнішньою різзю, у вертикальному перерізі нарізного з'єднання, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр, і частина внутрішньої різі, розташована поряд з її кінцем поблизу вхідної частини кінця з внутрішньою різзю, у вертикальному перерізі нарізного з'єднання, включає в себе множину поверхонь западин різі, що проходять паралельно осі труби і мають однаковий діаметр.

2. Нарізне з'єднання для сталевої труби за п. 1, в якому: кінець з зовнішньою різзю додатково включає в себе упорну поверхню, виконану на кінцевій частині і/або торцевій поверхні, що знаходиться поряд з основною частиною сталевої труби, кінець з внутрішньою різзю додатково включає в себе упорну поверхню, що відповідає упорній поверхні кінця з зовнішньою різзю, і в складеному стані відповідні упорні поверхні знаходяться у контакті одна з одною.

З. Нарізне з'єднання для сталевої труби за п. 1 або2, в якому кінець з зовнішньою різзю додатково включає в себе першу носову частину, розташовану між поверхнею кінцевої частини і першою ущільнювальною поверхнею кінця з зовнішньою різзю.

4. Нарізне з'єднання для сталевої труби за будь-яким з пп. 1-3, в якому кінець з внутрішньою різзю додатково включає в себе другу носову частину, розташовану між торцевою поверхнею, що відповідає торцевій поверхні кінця з зовнішньою різзю, що знаходиться поряд з основною частиною сталевої труби, і другою ущільнювальною поверхнею кінця з внутрішньою різзю.

5. Нарізне з'єднання для сталевої труби за будь-яким з пп. 1-4, в якому комплект різей, що включає в себе зовнішню різь і внутрішню різь, має форму витка різі у вигляді ластівчина хвоста, і ширина витка різі змінюється вздовж ходу різі.

6. Нарізне з'єднання для сталевої труби за будь-яким з пп. 1-5, в якому комплект різей, що включає в себе зовнішню різь і внутрішню різь, має форму однозахідної або двозахідної різі. 20 Ки 5 Я 53 23 В гі М ий і ї І і ! х | й ! ц і » і ! мя ІВ 14 ІЗ х І Це Шк т Зо зад п дал п алею я здаллю п зл лю зал г зл я лю си лю зл о зл г лю й зл ад г зд п злет п лалдю здгт є злелєью х акеккя зІГ. 3