[go: up one dir, main page]

RU2704075C1 - Casing threaded connection - Google Patents

Casing threaded connection Download PDF

Info

Publication number
RU2704075C1
RU2704075C1 RU2018138681A RU2018138681A RU2704075C1 RU 2704075 C1 RU2704075 C1 RU 2704075C1 RU 2018138681 A RU2018138681 A RU 2018138681A RU 2018138681 A RU2018138681 A RU 2018138681A RU 2704075 C1 RU2704075 C1 RU 2704075C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nipple
thread
coupling elements
connection according
axial line
Prior art date
Application number
RU2018138681A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Рекин
Максим Евгеньевич Тюльдин
Денис Викторович Никифоров
Павел Николаевич Сидоренко
Максим Николаевич Крючков
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") filed Critical Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК")
Priority to RU2018138681A priority Critical patent/RU2704075C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704075C1 publication Critical patent/RU2704075C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042Threaded
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/08Casing joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to threaded joints of casing pipes and can be used for connection of elements of casing string used for attachment of vertical, directional and horizontal wells at oil, gas and gas condensate fields. Threaded connection of casing pipes includes nipple and coupling elements, on ends of which on outer and inner surfaces, respectively, there are trapezoidal tapered threads, main and auxiliary sealing surfaces and thrust end surfaces. Vertices and recesses of profile of thread turn are parallel to axial line of thread. Auxiliary sealing surfaces are located in front of the main sealing surfaces relative to thrust end surfaces.
EFFECT: improved characteristics of joint spinnability, preservation of joint tightness at action of differently directed loads under conditions of multiple screwing-unscrewing.
13 cl, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к муфтовым резьбовым соединениям обсадных труб и может быть использовано для соединения элементов колонн обсадных труб, применяемых для крепления вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин на нефтяных, газовых, газоконденсатных месторождениях.The invention relates to sleeve threaded joints of casing pipes and can be used to connect elements of casing columns used for fastening vertical, directional and horizontal wells in oil, gas, gas condensate fields.

Обсадные трубы для нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин эксплуатируют в сложных условиях - при значительных разнонаправленных комбинированных механических нагрузках (растяжение, сжатие, изгиб, кручение). В связи с этим основным требованием к резьбовым соединениям обсадных труб является сохранение герметичности соединения, в том числе газовой, при высоких уровнях механических нагрузок. Кроме того, в связи со сборкой резьбовых соединений обсадных труб в «полевых» условиях, необходимым их свойством являются высокие характеристики свинчиваемости - быстрота и легкость сборки и разборки соединения, надежная центровка, стабилизация элементов соединения друг относительно друга, выдерживание многократных свинчиваний-развинчиваний без повреждений контактирующих поверхностей резьбы, уплотнительных и упорных торцевых поверхностей.Casing pipes for oil, gas and gas condensate wells are operated in difficult conditions - with significant multidirectional combined mechanical loads (tension, compression, bending, torsion). In this regard, the main requirement for threaded joints of casing pipes is to maintain the tightness of the connection, including gas, at high levels of mechanical stress. In addition, in connection with the assembly of threaded joints of casing pipes in “field” conditions, their necessary property is high screwing characteristics - quick and easy assembly and disassembly of the connection, reliable alignment, stabilization of the connection elements relative to each other, and withstanding repeated screwing-unscrewing without damage contact surfaces of the thread, sealing and thrust end surfaces.

Из уровня техники известно резьбовое соединение обсадных труб (RU 2639343, Е21В 17/042, Е21В 17/08, F16L 15/00, опубл. 21.12.2017), принятое в качестве прототипа, содержащее ниппельный и муфтовый элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные конические резьбы и образующие внутренний герметизирующий узел уплотнительные и упорные торцевые поверхности. Трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с вершинами и впадинами профиля витка резьб, параллельными осевой линии резьбы. Уплотнительные поверхности на ниппельном и муфтовом элементах выполнены в виде сферических поверхностей, вогнутой и выпуклой, соответственно.The prior art threaded connection of casing pipes (RU 2639343, ЕВВ 17/042, Е21В 17/08, F16L 15/00, publ. 12/21/2017), adopted as a prototype, containing nipple and coupling elements, at the ends of which are on the outside and the inner surfaces, respectively, are made of trapezoidal conical threads and the sealing and thrust end surfaces forming the internal sealing assembly. The trapezoidal conical threads of the nipple and coupling elements are made with the tops and troughs of the thread thread profile parallel to the axial line of the thread. The sealing surfaces on the nipple and coupling elements are made in the form of spherical surfaces, concave and convex, respectively.

Однако указанное резьбовое соединение обсадных труб не обеспечивает герметичности соединения (в частности газовой) при воздействии комбинированных разнонаправленных нагрузок в условиях многократных свинчиваний-развинчиваний.However, the specified threaded connection of casing pipes does not ensure the tightness of the connection (in particular gas) when exposed to combined multidirectional loads in the conditions of multiple screwing-unscrewing.

Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, заключается в улучшении характеристик свинчиваемости соединения, что обеспечивает сохранение герметичности соединения при воздействии комбинированных разнонаправленных нагрузок в условиях многократных свинчиваний-развинчиваний.The technical result provided by the claimed invention is to improve the make-up characteristics of the connection, which ensures the preservation of the tightness of the connection when exposed to combined multidirectional loads in the conditions of multiple make-up-unscrewing.

Технический результат достигается за счет того, что в резьбовом соединении обсадных труб, содержащем ниппельный и муфтовый элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные конические резьбы и образующие внутренний герметизирующий узел основные уплотнительные и упорные торцевые поверхности, при этом вершины и впадины профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов выполнены параллельными осевой линии резьбы, согласно изобретению, внутренний герметизирующий узел дополнительно снабжен вспомогательными уплотнительными поверхностями, расположенными перед основными уплотнительными поверхностями относительно упорных торцевых поверхностей.The technical result is achieved due to the fact that in the threaded connection of casing pipes containing nipple and coupling elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces, respectively, trapezoidal tapered threads are made and the main sealing and thrust end surfaces forming the inner sealing assembly, with the tops and hollows of the thread profile of the threads of the nipple and coupling elements are made parallel to the axial line of the thread, according to the invention, the internal sealing assembly additionally tively provided with auxiliary sealing surfaces disposed before the main sealing surfaces relative to the bearing end surfaces.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения трапецеидальные резьбы ниппельного и муфтового элементов могут быть выполнены с конусностью 1:18.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the trapezoidal threads of the nipple and coupling elements can be made with a taper of 1:18.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения трапецеидальные резьбы ниппельного и муфтового элементов могут быть выполнены с конусностью 1:12.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the trapezoidal threads of the nipple and coupling elements can be made with a taper of 1:12.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов могут быть выполнены с шагом 8,467 мм.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the trapezoidal conical threads of the nipple and coupling elements can be performed in increments of 8.467 mm.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения переход от вершины к закладной грани профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов выполнен в виде сложной поверхности, состоящей из двух сферических поверхностей с различными радиусами.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the transition from the top to the embedded face of the thread profile of the thread of the nipple and coupling elements is made in the form of a complex surface consisting of two spherical surfaces with different radii.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения радиус сферической поверхности, прилегающей к вершине профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов больше радиуса сферической поверхности, прилегающей к закладной грани профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов.In the particular case of the invention, the radius of the spherical surface adjacent to the top of the thread profile of the threads of the nipple and coupling elements is greater than the radius of the spherical surface adjacent to the embedded edge of the thread profile of the threads of the nipple and sleeve elements.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с углом наклона закладной грани профиля витка 14÷16° к нормали осевой линии резьбы.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the trapezoidal tapered threads of the nipple and coupling elements are made with an inclination angle of the embedded edge of the coil profile of 14 ÷ 16 ° to the normal of the axial line of the thread.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с углом наклона опорной грани профиля витка от -4 до -6° к нормали осевой линии резьбы.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the trapezoidal tapered threads of the nipple and coupling elements are made with an angle of inclination of the support edge of the coil profile from -4 to -6 ° to the normal of the axial line of the thread.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения основные уплотнительные поверхности ниппельного и муфтового элементов выполнены коническими с углом наклона 12÷45° к осевой линии резьбы.In the particular case of the invention, the main sealing surfaces of the nipple and coupling elements are made conical with an angle of inclination of 12 ÷ 45 ° to the axial line of the thread.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения основные уплотнительные поверхности выполнены в виде выпуклой сферической поверхности радиусом 120÷140 мм на ниппельном элементе и конической поверхности с углом наклона 12÷15° к осевой линии резьбы на муфтовом элементе.In the particular case of the invention, the main sealing surfaces are made in the form of a convex spherical surface with a radius of 120 ÷ 140 mm on a nipple element and a conical surface with an angle of inclination of 12 ÷ 15 ° to the axial line of the thread on the coupling element.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения вспомогательные уплотнительные поверхности ниппельного и муфтового элементов выполнены коническими с углом наклона 3÷5° к осевой линии резьбы.In the particular case of the invention, the auxiliary sealing surfaces of the nipple and coupling elements are made conical with an inclination angle of 3 ÷ 5 ° to the axial line of the thread.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения вспомогательные уплотнительные поверхности выполнены в виде выпуклой сферической поверхности радиусом 70÷90 мм на ниппельном элементе и конической поверхности с углом наклона 3÷5° к осевой линии резьбы на муфтовом элементе.In the particular case of the invention, the auxiliary sealing surfaces are made in the form of a convex spherical surface with a radius of 70 ÷ 90 mm on the nipple element and a conical surface with an angle of inclination of 3 ÷ 5 ° to the axial line of the thread on the coupling element.

В частном случае выполнения заявляемого изобретения упорные торцевые поверхности ниппельного и муфтового элементов выполнены под углом 9÷11° к нормали осевой линии резьбы.In the particular case of the invention, the thrust end surfaces of the nipple and coupling elements are made at an angle of 9 ÷ 11 ° to the normal to the axial line of the thread.

Изобретение поясняется рисунками, где на фиг.1 изображено резьбовое соединение обсадных труб в собранном состоянии, на фиг. 2, а показан вид А на фиг. 1, на фиг. 2, 6 показан вид Б на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 shows a threaded connection of casing pipes in an assembled state, in fig. 2a shows a view A in FIG. 1, in FIG. 2, 6 shows a view B in FIG. one.

Заявляемое резьбовое соединение обсадных труб содержит ниппельный 1 и муфтовый 2 элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные конические резьбы 3. Профиль витка резьб 3 представляет собой неравнобедренную трапецию, боковые стороны которой выполнены в виде опорной 4 и закладной 5 граней, имеющих различные углы наклона к нормали осевой линии резьбы.The inventive threaded connection of casing pipes includes a nipple 1 and a sleeve 2 elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces, respectively, are made of trapezoidal conical threads 3. The profile of the thread 3 is an isosceles trapezoid, the sides of which are made in the form of a supporting 4 and 5 faces having different angles of inclination to the normal to the axial line of the thread.

При свинчивании соединения с такой резьбой опорные грани 4 профиля витка резьб на ниппельном 1 и муфтовом 2 элементах контактируют между собой и воспринимают действующие на соединение обсадных труб осевые растягивающие нагрузки. То есть контакт опорных граней 4 профиля витка резьб 3 на ниппельном 1 и муфтовом 2 элементах исключает возможность выхода резьб 3 ниппельного и муфтового элементов из зацепления друг с другом при предельных растягивающих нагрузках, воздействующих на соединение под собственным весом колонны, спускаемой в скважину. Также достигается снижение величины радиального натяга в резьбе, что обеспечивает высокую износостойкость соединения, улучшает его работоспособность при повышенных нагрузках.When making a connection with such a thread, the support faces 4 of the thread twist profile on the nipple 1 and coupling 2 elements contact each other and perceive the axial tensile loads acting on the casing joint. That is, the contact of the supporting faces 4 of the profile of the thread 3 threads on the nipple 1 and coupling 2 elements eliminates the possibility of the threads 3 of the nipple and coupling elements coming out of engagement with each other at ultimate tensile loads acting on the joint under the own weight of the string being lowered into the well. A reduction in the radial interference in the thread is also achieved, which ensures high wear resistance of the joint, improves its performance under increased loads.

При свинчивании соединения с трапецеидальной резьбой по закладным граням 5 профиля витка резьб 3 образуется конструктивный зазор, что обеспечивает улучшение характеристик свинчиваемости соединения - возможность многократного свинчивания-развинчивания без повреждения (задиров) контактирующих поверхностей резьб 3 при сохранении эксплуатационных характеристик соединения и предотвращение заклинивания соединения при его сборке. Указанное достигается за счет стабилизации положения ниппельного 1 и муфтового 2 элементов относительно друг друга на начальном этапе свинчивания.When making a connection with a trapezoidal thread along the embedded edges 5 of the thread turn profile 3, a constructive gap is formed, which improves the screwing characteristics of the connection - the possibility of multiple screwing-unscrewing without damage (scoring) of the contacting surfaces of the threads 3 while maintaining the operational characteristics of the connection and preventing the connection from sticking when assembly. This is achieved by stabilizing the position of the nipple 1 and coupling 2 elements relative to each other at the initial stage of screwing.

Резьбы 3 на ниппельном и муфтовом элементах выполнены коническими, что, с одной стороны, обеспечивает высокую степень их зацепления друг с другом при свинчивании соединения и возможность восприятия соединением изгибающих и растягивающих нагрузок, действующих во время эксплуатации соединения, с другой стороны - сохраняет высокие характеристики свинчиваемости соединения, предотвращение заклинивания резьбы.The threads 3 on the nipple and sleeve elements are made conical, which, on the one hand, provides a high degree of engagement with each other when making the connection and the possibility of the perception by the connection of bending and tensile loads acting during operation of the connection, on the other hand, it maintains high screwing characteristics connections, preventing thread jamming.

Вершины 6 и впадины 7 профиля витка резьб 3 выполнены параллельными осевой линии резьбы, что исключает заедание резьбы на начальном этапе свничивания.The peaks 6 and the troughs 7 of the profile of the thread 3 are parallel to the center line of the thread, which eliminates the sticking of the thread at the initial stage of tacking.

Вышеописанный профиль резьб заявляемого соединения обеспечивает его стопроцентную эффективность на сжатие, предотвращает повреждения поверхностей при свинчивании.The above-described thread profile of the claimed compound provides its 100% compression efficiency, prevents surface damage during make-up.

Заявляемое резьбовое соединение выполнено с внутренним герметизирующим узлом, образованным контактирующими между собой основными 8, 9 и вспомогательными 10, 11 уплотнительными поверхностями и упорными торцевыми поверхностями 12, 13, выполненными на ниппельном 1 и муфтовом 2 элементах соединения, соответственно.The inventive threaded connection is made with an internal sealing unit formed by the main contacting 8, 9 and auxiliary 10, 11 sealing surfaces and thrust end surfaces 12, 13, made on the nipple 1 and coupling 2 connection elements, respectively.

Наличие в соединении внутреннего герметизирующего узла, основные уплотнительные 8, 9 и упорные торцевые 12, 13 поверхности которого в свинченном состоянии контактируют между собой со значительными контактными напряжениями, с возникновением деформации в упругой области и образованием уплотнения типа «металл-металл» обеспечивает высокую герметичность, в том числе газогерметичность соединения при воздействии на него разнонаправленных комбинированных механических нагрузок в любых сочетаниях.The presence of an internal sealing assembly in the connection, the main sealing faces 8, 9 and persistent end faces 12, 13 of which in a screwed state contact with each other with significant contact stresses, with the occurrence of deformation in the elastic region and the formation of a metal-metal seal, provides high tightness, including gas tightness of a compound when exposed to multidirectional combined mechanical loads in any combination.

Кроме того, контактирование упорных торцевых поверхностей 12, 13 обеспечивает "поджатие" и фиксацию основных уплотнительных поверхностей 8, 9, создает устойчивость соединения к сжимающим нагрузкам. Также обеспечивается четкое позиционирование ниппельного 1 и муфтового 2 элементов друг относительно друга, точное фиксирование заданной величины натяга и крутящего момента в процессе свинчивания соединения - то есть улучшенные характеристики свинчиваемости, возможность контроля свинчивания соединения.In addition, the contacting of the persistent end surfaces 12, 13 provides a "preload" and fixation of the main sealing surfaces 8, 9, which creates the stability of the connection to compressive loads. It also provides a clear positioning of the nipple 1 and coupling 2 elements relative to each other, accurate fixation of the set value of the interference and torque during the make-up of the connection - that is, improved make-up characteristics, the ability to control the make-up of the connection.

Вспомогательные уплотнительные поверхности 10, 11 расположены перед основными уплотнительными поверхностями 8, 9 относительно упорных торцевых поверхностей 12, 13. В процессе свинчивания заявляемого резьбового соединения, после взаимодействия резьб 3 ниппельного и муфтового элементов происходит продвижение вспомогательных уплотнительных поверхностей 10, 11 ниппельного и муфтового элементов друг относительно друга и последующее их взаимодействие (контактирование) в области пластических деформаций. Затем в контакт вступают основные уплотнительные поверхности 8, 9 ниппельного и муфтового элементов, за счет пластической деформации которых создается уплотнение типа "металл-металл". Таким образом, вспомогательные уплотнительные поверхности 10, 11 в процессе свинчивания соединения принимают на себя часть контактных напряжений и тем самым обеспечивают сохранность основных уплотнительных поверхностей 8, 9, защиту их от повреждений при многократном свинчивании-развинчивании соединения.Auxiliary sealing surfaces 10, 11 are located in front of the main sealing surfaces 8, 9 relative to the abutting end surfaces 12, 13. In the process of making the inventive threaded connection, after the interaction of the threads 3 of the nipple and coupling elements, the auxiliary sealing surfaces 10, 11 of the nipple and coupling elements advance relative to each other and their subsequent interaction (contacting) in the field of plastic deformations. Then the main sealing surfaces 8, 9 of the nipple and coupling elements come into contact, due to the plastic deformation of which a metal-metal seal is created. Thus, the auxiliary sealing surfaces 10, 11 during the make-up of the connection take on some of the contact stresses and thereby ensure the safety of the main sealing surfaces 8, 9, protect them from damage during repeated screwing-unscrewing of the connection.

Кроме того, выполнение вспомогательных уплотнительных поверхностей 10, 11 расположенными перед основными уплотнительными поверхностями 8, 9 относительно упорных торцевых поверхностей 12, 13, то есть удаление зоны контакта уплотнительных поверхностей 8, 9 от зоны контакта упорных торцевых поверхностей 12, 13 обеспечивает максимальную герметичность соединения при любых сочетаниях нагрузок, в том числе газогерметичность.In addition, the implementation of the auxiliary sealing surfaces 10, 11 located in front of the main sealing surfaces 8, 9 with respect to the resistant end surfaces 12, 13, that is, the removal of the contact zone of the sealing surfaces 8, 9 from the contact zone of the resistant end surfaces 12, 13 ensures maximum tightness of the connection any combination of loads, including gas tightness.

Заявляемое резьбовое соединение обсадных труб работает следующим образом. При проведении свинчивания соединения, после центровки ниппельного 1 и муфтового 2 элементов друг относительно друга первоначально происходит взаимодействие ниппельного 1 и муфтового 2 элементов с помощью конических трапецеидальных резьб 3, выполненных на наружной поверхности ниппельного и внутренней поверхности муфтового элементов.The inventive threaded connection of casing works as follows. When making the connection, after centering the nipple 1 and the coupling 2 elements relative to each other, the nipple 1 and the coupling 2 elements initially interact with the help of tapered trapezoidal threads 3 made on the outer surface of the nipple and inner surface of the coupling elements.

Далее происходит продвижение вспомогательных уплотнительных поверхностей 10, 11 ниппельного и муфтового элементов друг относительно друга и последующее их взаимодействие (контактирование) в области пластических деформаций. Затем в контакт вступают основные уплотнительные поверхности 8, 9 ниппельного и муфтового элементов, за счет пластической деформации которых создается уплотнение типа "металл-металл". Указанный переход от контакта вспомогательных уплотнительных поверхностей 10, 11 к контакту основных уплотнительных поверхностей 8, 9 отображается на диаграмме свинчивания соединения в виде переходного участка, имеющего вид скачка в сторону снижения момента свинчивания и его дальнейшего роста.Next, the auxiliary sealing surfaces 10, 11 of the nipple and coupling elements are moved relative to each other and their subsequent interaction (contacting) in the field of plastic deformations. Then the main sealing surfaces 8, 9 of the nipple and coupling elements come into contact, due to the plastic deformation of which a metal-metal seal is created. The indicated transition from the contact of the auxiliary sealing surfaces 10, 11 to the contact of the main sealing surfaces 8, 9 is displayed on the make-up diagram of the connection in the form of a transition section having the form of a jump in the direction of lowering the make-up moment and its further growth.

Окончание процесса свинчивания соединения осуществляется при силовом контактировании упорных торцевых поверхностей 12, 13, выполненных на ниппельном и муфтовом элементах, в результате чего на этих поверхностях также возникают контактные напряжения, величина которых находится в области упругих деформаций.The process of screwing up the joint is completed by force contacting the persistent end surfaces 12, 13 made on the nipple and coupling elements, as a result of which contact stresses also arise on these surfaces, the magnitude of which is in the region of elastic deformations.

В свинченном состоянии вспомогательные уплотнительные поверхности 10, 11 ниппельного и муфтового элементов не контактируют между собой, образуя зазор.In the screwed-up state, the auxiliary sealing surfaces 10, 11 of the nipple and coupling elements do not contact each other, forming a gap.

Для проведения испытаний заявляемого резьбового соединения обсадных труб были изготовлены образцы №№1 и 2. Для образца №1 в качестве заготовки использована обсадная труба номинальным диаметром 178 мм. На внешнюю поверхность ниппельного элемента и внутреннюю поверхности муфтового элемента образца №1 нанесены трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:12 и шагом 8,467 мм. Сформированы элементы внутреннего герметизирующего узла, имеющие геометрические параметры в соответствии с формулой изобретения.To test the inventive threaded connection of casing pipes, samples No. 1 and 2 were made. For sample No. 1, a casing with a nominal diameter of 178 mm was used as a workpiece. Trapezoidal tapered threads with a taper of 1:12 and a pitch of 8.467 mm are applied to the outer surface of the nipple element and the inner surface of the coupling element of sample No. 1. Formed elements of the internal sealing unit having geometric parameters in accordance with the claims.

Для образца №2 в качестве заготовки использована обсадная труба номинальным диаметром 114 мм. На внешнюю поверхность ниппельного элемента и внутреннюю поверхность муфтового элемента образца №2 нанесены трапецеидальные конические резьбы с конусностью 1:18 и шагом 8,467 мм. Сформированы элементы внутреннего герметизирующего узла, имеющие геометрические параметры в соответствии с формулой изобретения.For sample No. 2, a casing with a nominal diameter of 114 mm was used as a workpiece. Trapezoidal tapered threads with a taper of 1:18 and a pitch of 8.467 mm are applied to the outer surface of the nipple element and the inner surface of the coupling element of sample No. 2. Formed elements of the internal sealing unit having geometric parameters in accordance with the claims.

Кроме того, были изготовлены образцы №№3 и 4, выполненные с геометрическими параметрами прототипа.In addition, samples No. 3 and 4 were made, made with the geometric parameters of the prototype.

Основные геометрические параметры резьбы образцов и виды испытаний приведены в таблице. Испытания образцов проводили на количество выдерживаемых соединением свинчиваний-развинчиваний до появления повреждений поверхностей резьбы и внутреннего герметизирующего узла.The main geometric parameters of the threads of the samples and types of tests are given in the table. Tests of the samples were carried out on the number of screwing-unscrews maintained by the joint until damage to the surfaces of the thread and the internal sealing assembly occurred.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, как видно из таблицы, образцы №№1 и 2, выполненные в соответствии с заявляемым изобретением, имеют лучшие показатели свинчиваемости по сравнению с образцами, изготовленными по прототипу.Thus, as can be seen from the table, samples No. 1 and 2, made in accordance with the claimed invention, have better screwing characteristics compared to samples made according to the prototype.

При использовании предлагаемого резьбового соединения обеспечивается сохранение герметичности соединения при воздействии комбинированных разнонаправленных нагрузок в условиях многократных свинчиваний-развинчиваний.When using the proposed threaded connection, it is ensured that the connection is sealed under the influence of combined multidirectional loads under conditions of repeated screwing-unscrewing.

Claims (13)

1. Резьбовое соединение обсадных труб, содержащее ниппельный и муфтовый элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные конические резьбы, и образующие внутренний герметизирующий узел основные уплотнительные и упорные торцевые поверхности, при этом вершины и впадины профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов выполнены параллельными осевой линии резьбы, отличающееся тем, что внутренний герметизирующий узел дополнительно снабжен вспомогательными уплотнительными поверхностями, расположенными перед основными уплотнительными поверхностями относительно упорных торцевых поверхностей.1. A threaded connection of casing pipes containing nipple and coupling elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces, respectively, trapezoidal tapered threads are made, and the main sealing and thrust end surfaces forming the inner sealing assembly, with the tops and troughs of the thread profile of the thread nipple and the coupling elements are made parallel to the axial line of the thread, characterized in that the internal sealing unit is additionally equipped with auxiliary sealing surfaces located in front of the main sealing surfaces relative to the persistent end surfaces. 2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что трапецеидальные резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с конусностью 1:18.2. The connection according to claim 1, characterized in that the trapezoidal threads of the nipple and coupling elements are made with a taper of 1:18. 3. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что трапецеидальные резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с конусностью 1:12.3. The compound according to claim 1, characterized in that the trapezoidal threads of the nipple and coupling elements are made with a taper of 1:12. 4. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с шагом 8,467 мм.4. The connection according to claim 1, characterized in that the trapezoidal tapered threads of the nipple and coupling elements are made with a pitch of 8.467 mm. 5. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с углом наклона закладной грани профиля витка 14÷16° к нормали осевой линии резьбы.5. The connection according to claim 1, characterized in that the trapezoidal conical threads of the nipple and coupling elements are made with an inclination angle of the embedded edge of the coil profile of 14 ÷ 16 ° to the normal of the axial line of the thread. 6. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что трапецеидальные конические резьбы ниппельного и муфтового элементов выполнены с углом наклона опорной грани профиля витка от -4 до -6° к нормали осевой линии резьбы.6. The connection according to claim 1, characterized in that the trapezoidal tapered threads of the nipple and coupling elements are made with an angle of inclination of the support edge of the coil profile from -4 to -6 ° to the normal to the axial line of the thread. 7. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что переход от вершины к закладной грани профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов выполнен в виде сложной поверхности, состоящей из двух сферических поверхностей с различными радиусами.7. The connection according to claim 1, characterized in that the transition from the top to the embedded edge of the thread profile of the threads of the nipple and coupling elements is made in the form of a complex surface consisting of two spherical surfaces with different radii. 8. Соединение по п. 7, отличающееся тем, что радиус сферической поверхности, прилегающей к вершине профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов, больше радиуса сферической поверхности, прилегающей к закладной грани профиля витка резьб ниппельного и муфтового элементов.8. The connection according to claim 7, characterized in that the radius of the spherical surface adjacent to the top of the thread profile of the nipple and sleeve elements is larger than the radius of the spherical surface adjacent to the embedded edge of the thread profile of the nipple and sleeve elements. 9. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что упорные торцевые поверхности ниппельного и муфтового элементов выполнены под углом 9÷11° к нормали осевой линии резьбы.9. The connection according to claim 1, characterized in that the thrust end surfaces of the nipple and coupling elements are made at an angle of 9 ÷ 11 ° to the normal to the axial line of the thread. 10. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что вспомогательные уплотнительные поверхности ниппельного и муфтового элементов выполнены коническими с углом наклона 3÷5° к осевой линии резьбы.10. The connection according to claim 1, characterized in that the auxiliary sealing surfaces of the nipple and coupling elements are made conical with an inclination angle of 3 ÷ 5 ° to the axial line of the thread. 11. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что вспомогательные уплотнительные поверхности выполнены в виде выпуклой сферической поверхности радиусом 70÷90 мм на ниппельном элементе и конической поверхности с углом наклона 3÷5° к осевой линии резьбы на муфтовом элементе.11. The connection according to claim 1, characterized in that the auxiliary sealing surfaces are made in the form of a convex spherical surface with a radius of 70 ÷ 90 mm on a nipple element and a conical surface with an angle of inclination of 3 ÷ 5 ° to the axial line of the thread on the coupling element. 12. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что основные уплотнительные поверхности ниппельного и муфтового элементов выполнены коническими с углом наклона 12÷45° к осевой линии резьбы.12. The connection according to claim 1, characterized in that the main sealing surfaces of the nipple and coupling elements are made conical with an inclination angle of 12 ÷ 45 ° to the axial line of the thread. 13. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что основные уплотнительные поверхности выполнены в виде выпуклой сферической поверхности радиусом 120÷140 мм на ниппельном элементе и конической поверхности с углом наклона 12÷15° к осевой линии резьбы на муфтовом элементе.13. The connection according to claim 1, characterized in that the main sealing surfaces are made in the form of a convex spherical surface with a radius of 120 ÷ 140 mm on a nipple element and a conical surface with an angle of inclination of 12 ÷ 15 ° to the axial line of the thread on the coupling element.
RU2018138681A 2018-11-02 2018-11-02 Casing threaded connection RU2704075C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138681A RU2704075C1 (en) 2018-11-02 2018-11-02 Casing threaded connection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138681A RU2704075C1 (en) 2018-11-02 2018-11-02 Casing threaded connection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704075C1 true RU2704075C1 (en) 2019-10-23

Family

ID=68318546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018138681A RU2704075C1 (en) 2018-11-02 2018-11-02 Casing threaded connection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704075C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198398U1 (en) * 2019-12-25 2020-07-03 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") DRILL PIPE THREADED CONNECTION
RU2728105C1 (en) * 2019-12-11 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" Threaded locking conical connection of drilling pipes and method of increasing its carrying capacity and service life
RU201784U1 (en) * 2020-04-28 2021-01-12 Общество с ограниченной ответственностью "Производственная Компания "Опора-пром-ойл" Threaded connection of casing pipes
RU210572U1 (en) * 2021-09-20 2022-04-21 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") Oilfield tubular product
RU2808401C1 (en) * 2020-06-29 2023-11-28 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Threaded connection of pump-compressor pipes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1160282A (en) * 1965-08-05 1969-08-06 Mannesmann Ag Tube Joint
GB1220856A (en) * 1967-04-28 1971-01-27 Mannesmann Ag Improvements in or relating to gastight joints
DE2316060B2 (en) * 1972-03-31 1974-04-25 Sumitomo Metal Industries, Ltd., Osaka (Japan) Threaded pipe connection for casing, in particular for oil well pipes
GB2119044B (en) * 1982-04-16 1985-06-26 Nippon Kokan Kk Screw coupling joint
RU2398153C1 (en) * 2009-06-09 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРПАЙП МЕНЕДЖМЕНТ", (ООО "ИНТЕРПАЙП МЕНЕДЖМЕНТ") Sealed threaded connection of oil-field pipelines
RU158152U1 (en) * 2015-08-14 2015-12-20 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" HIGH SEALED COUPLING THREADED CONNECTION OF OIL PIPES
RU2639343C1 (en) * 2016-08-29 2017-12-21 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Threaded joint of casing pipes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1160282A (en) * 1965-08-05 1969-08-06 Mannesmann Ag Tube Joint
GB1220856A (en) * 1967-04-28 1971-01-27 Mannesmann Ag Improvements in or relating to gastight joints
DE2316060B2 (en) * 1972-03-31 1974-04-25 Sumitomo Metal Industries, Ltd., Osaka (Japan) Threaded pipe connection for casing, in particular for oil well pipes
GB2119044B (en) * 1982-04-16 1985-06-26 Nippon Kokan Kk Screw coupling joint
RU2398153C1 (en) * 2009-06-09 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРПАЙП МЕНЕДЖМЕНТ", (ООО "ИНТЕРПАЙП МЕНЕДЖМЕНТ") Sealed threaded connection of oil-field pipelines
RU158152U1 (en) * 2015-08-14 2015-12-20 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" HIGH SEALED COUPLING THREADED CONNECTION OF OIL PIPES
RU2639343C1 (en) * 2016-08-29 2017-12-21 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Threaded joint of casing pipes

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728105C1 (en) * 2019-12-11 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" Threaded locking conical connection of drilling pipes and method of increasing its carrying capacity and service life
RU198398U1 (en) * 2019-12-25 2020-07-03 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") DRILL PIPE THREADED CONNECTION
RU201784U1 (en) * 2020-04-28 2021-01-12 Общество с ограниченной ответственностью "Производственная Компания "Опора-пром-ойл" Threaded connection of casing pipes
RU2808401C1 (en) * 2020-06-29 2023-11-28 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Threaded connection of pump-compressor pipes
RU2808402C1 (en) * 2020-06-29 2023-11-28 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Threaded connection of casing pipes
RU2813839C1 (en) * 2020-10-28 2024-02-19 Валлурек Ойл Энд Газ Франс Self-locking threaded joint partially in unlocked engagement
RU210572U1 (en) * 2021-09-20 2022-04-21 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") Oilfield tubular product

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2704075C1 (en) Casing threaded connection
RU2631589C1 (en) Steel pipe threaded joint
RU2338866C1 (en) Leakproof screwed connection of oil-field pipes
RU2297512C2 (en) Air-tight threaded oil-field pipe connection
RU2639343C1 (en) Threaded joint of casing pipes
RU2500875C1 (en) Leakproof screwed connection of tubing string (versions)
AU2007210216B2 (en) Threaded pipe connection
US11255134B2 (en) Threaded joint for oil country tubular goods
US11614185B2 (en) Threaded joint for oilfield pipes
RU2661917C1 (en) Tubular threaded connection
EA038800B1 (en) Threaded pipe joint
US20210341085A1 (en) Threaded connection for steel pipe
WO2009134160A1 (en) Tight threaded joint for oil field pipes
RU2504710C1 (en) Sealed threaded connection of casing pipes (versions)
US10443765B2 (en) Threaded joint for pipes
WO2022005320A1 (en) Threaded joint for production tubing
RU2543398C1 (en) Sealed threaded connection of casings
RU2808402C1 (en) Threaded connection of casing pipes
RU182758U1 (en) THREADED CONNECTION OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES
RU2808401C1 (en) Threaded connection of pump-compressor pipes
RU115813U1 (en) PUMP-COMPRESSOR PIPE WITH HIGH SEALED GAS-DENSE THREADED CONNECTION "KSP-PREMIUM" (OPTIONS)
RU2785878C1 (en) High-torque sleeveless threaded connection for oil and gas field pipes
RU74661U1 (en) HIGH SEAL THREADED CONNECTION
CA2706286C (en) A high-tightness threaded joint
EA046084B1 (en) THREADED CONNECTION OF CASING PIPES

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210623

Effective date: 20210623

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210624

Effective date: 20210624