Коническое резьбовое соединение бурильной колонны
Использование: при бурении глубоких скважин. Сущность: коническое резьбовое соединение бурильной колонны содержит ниппельную и муфтовую части, которые связаны резьбой. На ниппеле и муфте выполнены разгружающие канавки, причем на ниппеле она размещена на его внутренней поверхности, а на муфте - на наружной. Разгружающие канавки выполнены в виде трех сопряженных участков, размещенных в определенном месте резьбового соединения и имеющих определенный диаметр. За счет такого выполнения повышается усталостная прочность. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 17/042, 17/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4791285/03 (22) 14,02.90 (46) 23.04.93. Бюл, N 15 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа . (72) Б.А;Чернов, Б.Ю.Оглабьяк, Л.П,Неструев, И.С.Бабюк и В.М.Гринив (56) Авторское свидетельство СССР
М 1035183, кл. Е21 В 17/042, 1982, Авторское свидетельство СССР
N 1167297, кл. Е 21 В 17/042, 1983. (54) КОНИЧЕСКОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕ-
НИЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
Изобретение относится к буровой технике, в частности к коническим резьбовым соединениям бурильной колонны, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.
Цель изобретения — повышение усталостной прочности конического резьбового соединения бурильной колонны за счет улучшения распределения нагрузки между витками резьбы.
На фиг.1 представлено устройство в рабочем положении; на фиг.2 — конструкция ниппеля; на фиг.3 — конструкция муфты с разгружающими канавками.
Устройство состоит из ниппеля 1 и муфты 2, соединенных между собой конической резьбой 3, причем на ниппеле и муфте выполнены разгружающие канавки, состоящие из трех сопрягаемых участков, первые из которых 4 и 9 имеют переменный диаметр, величина которого определяется по приведенным выше зависимостям, участков
„„ Ц„„1810472 А1 (57) Использование: при бурении глубоких скважин. Сущность: коническое резьбовое соединение бурильной колонны содержит ниппельную и муфтовую части, которые связаны резьбой. Нэ ниппеле и муфте выполнены разгружающие канавки, причем на ниппеле она размещена на его внутренней поверхности, а на муфте — на наружной, Разгружающие канавки выполнены в виде трех сопряженных участков, размещенных в определенном месте резьбового соединения и имеющих определенный диаметр. За счет такого выполнения повышается усталостная прочность. 2 з,п.ф-лы, 3 ил, 5 и 8, имеющих постоянные диаметры, а также участков 6 и 7 с плавно изменяющимися диаметрами.
Соединение, включающее ниппельную 2 и муфтовую части, свинчивается с заданным крутящим моментом. При нагружении соединения усилиями, возникающими при бурении, напряжения, действующие на витки резьбы, за счет наличия разгружающей
° еЪ канавки вышеописанной формы, рас- CO пределяются между витками резьбы более равномерно. Это приводит к снижению напряжений в зонах опасных сечений дета- )с ) лей, вследствие чего усталостная прочность резьбового соединения повышается.
Пример конкретного выполнения канавок для замкового резьбового соединения
ЗШ-146 с резьбой 3-121, Параметры соединения по ГОСТ 5286-75.
Овн=д4=80мм 2tgp=1:4=0,25Т15,875мм
0 = ds = 121709 мм = 1з = 102 мм
L = 24 мм = 90 мм (no данным испытаний) 1810472
О» = н (0 +2 tg p(T — х ))4
0 = Г
Ом /=
0„+(d +2 tg p(Т вЂ” х ) j4 — (О+2 т9 р(Т вЂ” I/2))4 ™
Профиль разгружающих канавок на ниппеле участок поз.4 х=51 мм 0»-80мм х = 45 мм D» -83,31 мм
x=40 мм 0» н=85.89 мм х = 30 мм D» = 90,72 мм х = 24 мм 0» = 93,43 мм, диаметр второго участка (поэ,5) 93,43 мм, длина — 8,13 мм; на муфте участок поз.9
x> = 51 мм 0»м = 146 мм х1 = 60 мм 0» = 144,98 мм х1 = 70 мм 0>" = 143,89 мм
x1 = 80 мм D» = 142,85 мм
xi - 90 мм D» - 141,87 мм, диаметр второго участка (поз.8) 141,87 мм длина 12 мм.
Участки поз.б и 7 выполнены в виде конических поверхностей, сопряженных с цилиндрическими поверхностями тороидов, радиусами 5 мм.
Резьбовое соединение деталей с канавками предложенного профиля обеспечивает снижение напряжений в наиболее нагруженных участках резьбы ниппеля и где 0н — диаметр разгружающей канавки ниппеля на первом участке;
Т вЂ” расстояние от упорного уступа ниппеля до основной плоскости;
I — длина резьбы; р- угол конуса резьбы;
08н —. внутренний диаметр ниппеля; .
D средний диаметр резьбы в основной плоскости; х - расстояние от сечения с диаметром
D» до упорного уступа, 1. х I/2;
1 — расстояние от упорного уступа до плоскости опасного сечения ниппеля, где О» —. диаметр разгружающей канавки муфты на первом участке;
Т вЂ” расстояние от торца муфты до основной плоскости;
Он — наружный диаметр муфты;
xi — расстояние от сечения с диаметром раэгружающей канавки О» до торца муфты, I/2 х Г; муфты и увеличение напряжений на участках, где разгружающие канавки отсутствуют, Повышение долговечности работы сое5 динения на 20-25;, обеспечивает экономический эффект, составляющий 130 руб. на одно резьбовое соединение.
Формула изобретения
1. Коническое резьбовое соединение бу10 рильной колонны, включающее ниппельную и муфтовую части. связанные резьбой, и разгружающие канавки, выполненные на ниппеле и муфте,отл ич а ющееся тем, что, с целью повышения усталостной про j15 ностти за счет улучшения распределения нагрузки между витками резьбы, разгружающая канавка ниппеля размещена íà его внутренней поверхности, а раэгружающая канавка муфты — на ее наружной поверхности.
2. Соединение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что разгружающая канавка ниппеля выполнена в виде трех сопрягаемых участков, первый из которых расположен между
25 серединой резьбы и плоскостью опасного сечения и имеет переменный диаметр, величина которого определяется из следующего выражения: второй участок расположен между плоскостью опасного сечения и основной плоскостью резьбы и имеет постоянный диаметр, а третий имеет переменный диаметр, плавно изменяющийся от диаметра предыдущего участка к диаметру внутреннего канала ниппельной части.
3, Соединение по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что разгружающая канавка муфты выполнена в виде трех сопрягаемых участков, первый из которых расположен между серединой резьбы плоскостью опасного сечения и имеет переменный диаметр, величина которого определяется из следующего выражения:
L — расстояние от торца муфты до плоскости опасного сечения муфты, второй участок расположен между плоскостью опасного сечения и плоскостью, проходящей через конец резьбы, и имеет постоянный диаметр, а третий имеет переменный диаметр, плавно изменяющий- ся от диаметра предыдущего участка к наружному диаметру муфтовой части.
Рлоскаозь ольго
1810472
Рлж/Гж РЬ
4 1
ЛлРскасюЬ on
1810472
2 5 9Р У
Составитель Б. Оглабьяк
Техред М. Моргентал
Редактор Е, Полионова
Корректор Л. Пилипенко
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1425 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
