высокогерметичное коническое трубное резьбовое соединение

Формула изобретения

Высокогерметичное коническое трубное резьбовое соединение, содержащее трубу, имеющую наружную коническую резьбу и расположенный между ней и торцом трубы хвостовик с наружной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, и охватывающий элемент с примыкающей к его приемному торцу ответной внутренней конической резьбой и последовательно расположенной за ней полостью с ответной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, отличающееся тем, что герметизирующая поверхность на хвостовике трубы выполнена с диаметром малого основания усеченного конуса не меньшим, чем диаметр большего основания усеченного конуса герметизирующей поверхности охватывающего элемента.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к резьбовым соединениям обсадных и насосно-компрессорных труб и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности

Известны резьбовые соединения обсадных и насосно-компрессорных труб, содержащие трубу с наружной конической резьбой на конце и охватывающий элемент (муфту) с ответной внутренней конической резьбой у его приемного торца (1. ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия. См. трубы с треугольной резьбой на черт. 1 и 6 и с резьбой ОТТМ на черт. 2 и 9) 2. ГОСТ 633-80. Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия. См. трубы с треугольной резьбой на черт. 1, 2 и 6).

Их недостатком является низкая герметичность, обусловленная наличием зазоров в профиле сопрягаемых резьб, особенно трапецеидальных.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути являются высокогерметичные резьбовые соединения, содержащие трубу, имеющую наружную коническую резьбу и расположенный между ней и торцом трубы хвостовик с наружной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, и охватывающий элемент с примыкающей к его приемному торцу ответной внутренней конической резьбой и последовательно расположенной за ней полостью с ответной герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса. Герметичность указанных соединений обеспечивается за счет сопряжения с диаметральным натягом герметизирующих поверхностей в форме усеченного конуса при сборке резьбового соединения. (F 16 L 15/00, а.с. 1602403, фиг.1, 3, 5; ГОСТ 632-80, резьбовые соединения ОТТГ и ТБО на черт. 3, 4 и 12; ГОСТ 633-80, резьбовые соединения НКМ и НКБ на черт. 3, 10 и 4, 13 соответственно).

Их недостатком является пониженная эксплуатационная надежность, особенно для соединений, собранных в промысловых условиях. Это вызвано тем, то диаметр меньшего основания усеченного конуса, являющегося герметизирующей поверхностью на хвостовике трубы, меньше, чем диаметр большего (приемного) основания усеченного конуса, являющегося герметизирующей поверхностью охватывающего элемента. Вследствие этого на начальном этапе сборки конические поверхности на хвостовике трубы и в полости охватывающего элемента начинают перекрывать друг друга вдоль оси при наличии между герметизирующими поверхностями радиального зазора (F 16 L 15/00, а.с. 1602403, фиг.1, 3, 5). При этом оказавшиеся в указанном зазоре абразивные частицы (в частности, окалина, осыпавшаяся с внутренней поверхности трубы при ее вертикальной посадке в муфту при свинчивании в промысловых условиях) при дальнейшем осевом (а следовательно, и радиальном) относительном перемещении герметизирующих поверхностей защемляются между ними и начинают повреждать их царапанием, что снижает эксплуатационную надежность соединения.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности резьбового соединения, в первую очередь его способности обеспечивать герметичность, и эксплуатационного ресурса свинчиваний-развинчиваний.

Указанная цель достигается за счет предотвращения повреждения герметизирующих поверхностей попавшими на них абразивными частицами путем их взаимной самоочистки от последних в процессе относительного осевого перемещения при сборке резьбового соединения.

Сущность изобретения заключается в том, что герметизирующая поверхность на хвостовике трубы выполняется с диаметром малого основания усеченного конуса не меньшим (равным или несколько больше), чем диаметр большего основания усеченного конуса герметизирующей поверхности охватывающего элемента. Вследствие этого, начиная с самого начала осевого перекрытия герметизирующих поверхностей, радиальный зазор между ними отсутствует, что исключает защемление абразивных частиц. При дальнейшем осевом перемещении в процессе свинчивания передняя кромка хвостовика очищает от абразивных частиц герметизирующую поверхность охватывающего элемента, а приемная кромка охватывающего элемента - герметизирующую поверхность хвостовика.

На фиг. 1 представлен разрез элементов высокогерметичного конического трубного резьбового соединения перед их сборкой.

На фиг.2 представлены последовательные этапы сопряжения герметизирующих поверхностей при сборке резьбового соединения.

Высокогерметичное коническое трубное резьбовое соединение (фиг.1) содержит трубу 1 с наружной конической резьбой 2 и хвостовиком 3, включающим наружную герметизирующую поверхность 4 в форме усеченного конуса, имеющего в плоскости А-А малого основания диаметр d₁. Второй деталью резьбового соединения является охватывающий элемент (муфта) 6, включающий соответственную внутреннюю резьбу 7 и последовательно расположенную за ней полость, содержащую ответную герметизирующую поверхность 8 в форме усеченного конуса, имеющего в плоскости В-В большего (приемного) основания диаметр d₂. Величина d₁ не меньше (равна или несколько больше) диаметра d₂.

В общем случае до свинчивания на герметизирующих поверхностях 4 и 8 имеются загрязнения соответственно 5 и 9, содержащие абразивные частицы.

При свинчивании соединения происходит взаимное осевое сближение герметизирующих поверхностей 4 и 8. При этом, в силу того что d₁ не меньше d₂, в момент совмещения плоскостей А-А и В-В (фиг.2, а) какой-либо зазор между герметизирующими поверхностями, в котором может произойти принудительный захват загрязнений, отсутствует. При дальнейшем осевом перемещении (фиг.2, б) кромка 10 полости охватывающего элемента очищает от загрязнений герметизирующую поверхность хвостовика, а кромка 11 хвостовика - герметизирующую поверхность охватывающего элемента. Это позволяет исключить наличие на участке их взаимного контакта загрязнений, способных вызвать их повреждение. В конечном положении (фиг.2, в) герметизирующие поверхности сопрягаются с необходимым диаметральным натягом на длине l, а все имевшиеся на них в исходном состоянии загрязнения вытесняются за ее пределы.