Резьбовое соединение муфтовой части бурильного замка с трубой

 

Использование:в соединениях бурильных труб со средствами контроля их усталостного повреждения. Сущность изобретения заключается в том, что резьбовое соединение муфтовой части бурильного замка с трубой имеет индикатор усталостных повреждений, выполненный на внутренней гладкой поверхности муфтовой части в виде кольцевых выточек. Причем приведены определенные соотношения по выбору расстояния между выточками и от последнего витка резьбы 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 E 21 В 17/042

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821053/03 (22) 28.03,90 (46) 23,08.92. Бюл, йт 31

{71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Е.И.Крыжановский, И,.M.Ðèõëåâè÷, Ю.Д,Петрина и Л,Е;Шкица (56) Авторское свидетельство СССР

N 655810, кл. Е 21 В 17/042, 1979, Авторское свидетельство СССР

Ь 870665, кл. Е f В 17/02, 1981.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к резьбовым соединениям бурильных труб, имеющим средства койтроля их усталОстного повреждения.

Известно резьбовое соединение бу.: рильных труб, включающее индикатор в виде тонкостенного цилиндра, в котором выполнены перемычки различной ширины (1). . Недостатком указанйого соединения является низкая точность из-за того, что индикатор и резьбовое соединение подверга ются действию неодинаковых напряжений., Кроме того, для оценки состояния резьбы необходима разборка соединения.

Цель изобретения — обеспечение диффереещиальной оценки степени повреждения резьбового соединения, повышение точности прогнозирования усталостного ресурса резьбового соединения муфтовой части замка с трубой, упрощение контроля за состоянием резьбового соединения.

Поставленная цель достигается тем, что рабочие элементы индикатора усталостных

5U, 1756531 А1

2 (54) РЕЗЬБОВОЁ СОЕДИНЕНИЕ МУФТОВОЙ ЧАСТИ БУРИЛЬНОГО ЗАМКА С ТРУБОЙ (57) Использование: в соединениях буриль.ных труб со средствами контроля ихусталостного поврежд ения. . Сущность изобретения заключается à том, что резьбоsoe соединение муфтовой части бурйльного замка с трубой имеет индикатор усталостных поврежде ний, выйолне нный на внутренней гладкой поверхности муфтовой части в виде кольцевых выточек. Причем приведены определенные Соотношейия по выбору расстояния между выточками и от последнего витка "резьбы . 1 ил.

l повреждений образовайы кольцевыми выточками, выполненными на гладкой части внутренней конической поверхности муфты бурильного замка.

На чертеже представлена конструкция резьбового соединейия муфтовой частй бурильного замка с трубой, содержащего индикатор усталостных повреждений.

Предлагаемое резьбовое соединение включает "трубу 1 с резьбой 2 и муфтовую часть 3 замка 4 с резьбой 5, сопрягаемые по гладкой конической йоверхйости, и индикатор 6 усталостных повреждений, рабочие элементы которого образованы кольцевыми выточками, выполненными на внутренней гладкой поверхности муфтовой части 3 зам- ка 4 между последнйм витком резьбы и ее торцом, первая йз которых размещена от койца резьбы на расстоянии, принимаемом из соотношения: ,7 а — < 10, еслирР <рв, I или 5 < — « 7, еслирр >р,, е

1756531 замка. Это сечение является опасным для трубы. В теле муфтовой части максимальные напряжения возникают в сечении ближней к торцу выточки, Выточка выполняется с условием превышения уровня напряжений в муфтовой части в такой степени, чтобы разрушение происходило по выточке при исчерпании соединением 0,5 ресурса. После разрушения по первой выточке напряжения, действующие в сечении трубы под торцом муфтовой части (т,е. под первой выточкой), превысят уровень напряжений, 5

10 действующих в сечении трубы, находившемся под торцом муфты до разрушения. А в муфтовой части соединения максимальные напряжения будут действовать в сечении второй выточки. После разрушения по второй выточке, которое произойдет после исчерпания 0,75 ресурса соединения, мактовой части замка. В последнем витке резьбы муфтовой части по мере приближения торца (т.е, по мере уменьшения длины) глад25

30 кой конической сопрягаемой поверхности напряжения увеличатся, несущественно, Максимальные напряжения будут действовать под торцом муфтовой части соединения, Разрушение муфтовой части по третьей выточке произойдет раньше чем по резьбе, поскольку выточка выполняется с таким условием, чтобы напряжения в сечении выточки превышали напряжения в резьбе и разрушение йроисходило при исчерпании

0;9 ресурса соединения. Наличие гладкой конической сопрягаемой поверхности, предназначенной для раэгружения последнего витка резьбы, обеспечивает нормальную работу соединения по условиям нагружения до разрушения по последней выточке индикатора.

Экспериментальными и теоретическими исследованиями установлено, что для

40 труб ТБВК-140 выточки должны быть выполнапряжений, Чтобы условие, изложенное выше, сохранялось, необходимо выбирать

50 радиус выточки

1 «10

pg = — = — = 2 (мм), 5 5

Расстояние между выточками выбирается из условия;

55 а = 5 p = 5 2 = 10 (мм).

Формула изобретения

Резьбовое соединение муфтовой части бурильного замка с трубой, включающее ниппельную и муфтовую части, сопрягаебц возникают под торцом муфтовой части мые по конической резьбе, и индикатор усгде I — расстояние первой кольцевой выточки от конца резьбы; рр — радиус впадины резьбы; р — радиус кольцевой выточки. э расстояние между выточками и расстояние от торца муфтовой части замка до ближайшей из них определяется из соотношения;

5 = — < 7, I

Рр где а — расстояние между кольцевыми выточками, причем глубина выточек увеличивается от конца резьбы муфты к ее торцу и выбирается экспериментально из условия разрушения замка по каждой из выточек при исчерпании 0,5; 0,75; 0,9 усталостного ресурса. Разрушение замка по каждой из выточек не приведет к внезапному отказу, поскОльку гладкая поверхность не является несущей.

Расстояние от конца резьбы до первой выточки определяется из условия, исключающего взаимовлияние концентрации напряжений от резьбы и от выточки.

Экспериментально установлено, что концентрация напряжений при вершине треу-. гольной формы впадины на 20% превышает концентрацию напря>кений в круглой впадине, Установлено также, что при круглой форме выточек индикатора взаимовлияние двух соседних выточек отсутствует на расетоянии а «5, Завышение расстояния между выточками нецелесообразно, поэтому принято вышеупомянутое соотношение. Установлена также, что коническая гладкая поверхность разгружает последний виток резьбы и разрушение таких соединений происходит по телу трубы.в сечении, расположенном под торцом муфтовой части бурильного замка, где действуют максимальные осевые напряжения. Расстояние от торца муфтовой части до ближайшей выточки индикатора определяется из условия, исключающего влияние выточки нэ увеличение концентрации напряжений по торцу муфтовой части замка. Если условия выбора расстояния от резьбы к первой выточке и расстояние между выточками выполнены согласно вышеизложенным соотношениям, то расстояние от последней выточки до торца муфтовой части подлежит проверке по приведенному условию, Соединение с индикатором работает следующим образом.

В процессе бурения соединение подвергается воздействию нормальных (осевых) переменных напряжений, Максимальные напряжения в сечении тру20 симальные напряжения переместятся под торец разрушенной по второй выточке муф45 нены на расстоянии не менее 10 мм от края, резьбы. Это обусловлено формой и размерами резьбы и выточек как.концентраторов

1756531

5< — < 7, если рр >р,, Составитель E. Крыжановский

Техред М,Моргентал Корректор Н Тупица

Редактор О. Хрипта

Заказ 3071 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 талостных повреждений ниппельной части, содержащий набор разрушаемых рабочих элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения дифференциальной оценки повреждения соединения, рабочие элементы индикатора образованы кольцевыми выточками, выполненными на гладкой части внутренней конической поверхности муфты между последним витком ее резьбы и ее торцом, причем первая выточка размещена от конца резьбы на расстоянии, принимаемом из соотношения:

7= — 10, 1 й» если рг <р8, и

5 где I — расстояние первой кольцевой выточки от конца резьбы; рр — радиус впадины резьбы; р, — радиус кольцевой выточки, а расстояние между вЫточками принимает10 ся из следующего соотношения: а

5< — < 7, A где а — расстояние между кольцевыми вы15 точками, причем глубина выточек увеличивается от конца резьбы муфты к ее торцу.