Резьбовое соединение с регулируемым моментом

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации деталей и узлов, имеющих резьбовые соединения, а именно к резьбовым соединениям труб в нефтегазодобывающей промышленности, выполненных с возможностью регулирования величины регламентируемого момента их свинчивания (развинчивания) при бурении, эксплуатации и ремонте скважин. Резьбовое соединение с регулируемым моментом содержит ниппель и муфту с охватываемой и охватывающей составляющими соответственно и имеет угол трения, отличный от угла трения штатных соединений. Между охватываемой и охватывающей составляющими установлен съемный подшипник скольжения в виде, по крайней мере, одной кольцевой прокладки, размещенной на цилиндрической шейке ниппеля и сопряженной с эластичным кольцом, удерживающим съемный подшипник скольжения на цилиндрической шейке ниппеля, при этом кольцевая прокладка увеличивает длину цилиндрической шейки ниппеля на величину, соответствующую ее высоте. Изобретение позволяет регулировать величины регламентируемого момента их свинчивания (развинчивания). 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации деталей и узлов, имеющих резьбовые соединения, а именно к резьбовым соединениям труб в нефтегазодобывающей промышленности, выполненных с возможностью регулирования величины регламентируемого момента их свинчивания (развинчивания) при бурении, эксплуатации и ремонте скважин.

Известно резьбовое соединение, включающее распорку, размещенную в нем и предотвращающую соседнюю секцию труб в бурильной колонне от пластической деформации резьбы, RU №2259459 С2, Е21В 17/042, B21D 51/10, 2005.08.27.

Известна насосно-компрессорная труба, содержащая на концах резьбовые участки, граничащие с упрочненными участками, выполненными в виде кольца с волнистым рельефом, RU №2240464 С1, F16L 15/08, Е21В 17/00, 2004.11.20.

Известны соединения насосно-компрессорных или обсадных труб в нефтяных или газовых скважинах, включающие трубы с наружной цилиндрической резьбой по концам, муфту с внутренней резьбой и уплотнения, RU №2264523 С1, Е21В 17/042, F16L 15/00, 2005.11.20; RU №2150040 С1, F16L 15/06, 2000.05.27; RU №2106564 С1, F16L 15/04, 1998.03.10.

Известно резьбовое соединение бурильного оборудования, включающее охватываемые и охватывающие участки, содержащие внешнюю и внутреннюю резьбы, RU №2204683 С2, Е21В 17/042, 2003.05.20; RU №2087759 C1, F16B 7/18, F16L 15/00, 1997.08.20.

Известно соединение штанг, используемое в буровых установках нефтяной промышленности и выполненное с втулкой-ниппелем с наружной резьбой и втулкой-муфтой с внутренней резьбой, RU №2174585 C1, Е21В 17/042, 2001.10.10.

Известно трубное резьбовое соединение, используемое в нефтяной и газовой промышленности, включающее охватываемую составляющую с наружной охватываемой резьбой и охватывающую составляющую с внутренней резьбой, включающее приспособление против перетяга или ослабления, в силу разных обстоятельств, после их соединения, RU №2200820 С2, Е21В 17/042, F16L 15/08, 2003.03.20.

Известные резьбовые соединения свинчиваются с регламентируемым моментом с высокой величиной момента затяжки требуют использования мощных ключей, высоких затрат энергии и потерь времени. Кроме того, при вибрационных нагрузках известные резьбовые соединения подвергаются развинчиванию, а при работе с промывочной жидкостью - эрозии. Кроме того, при эксплуатации известных колонн возникает необходимость отвинчивания отдельных соединений, для проведения которого необходимо наличие дорогостоящих приспособлений.

Известно соединение деталей с конической резьбой с обеспечением контроля отрицательного натяга, содержащее ниппель и муфту с охватываемой и охватывающей составляющими соответственно и имеющее угол трения, отличный от угла трения штатных соединений, RU №2238389 С2, Е21В 17/042, 2004.10.20.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатком.

В резьбовом соединении прототипа осуществляется только контролирование величины отрицательного натяга по углу поворота, которому соответствует смещение ниппеля относительно муфты при скольжении упорных поверхностей замковых деталей, это ограничивает функциональность и снижает эксплуатационные качества.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей расширить функциональные возможности и повысить эксплуатационные качества, за счет регулирования (увеличения или уменьшения) величины регламентируемого момента свинчивания (развинчивания) резьбовых соединений.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что резьбовое соединение с регулируемым моментом содержит ниппель и муфту с охватываемой и охватывающей составляющими соответственно и имеет угол трения, отличный от угла трения штатных соединений.

Между охватываемой и охватывающей составляющими установлен съемный подшипник скольжения в виде, по крайней мере, одной кольцевой прокладки, размещенной на цилиндрической шейке ниппеля и сопряженной с эластичным кольцом, удерживающим съемный подшипник скольжения на цилиндрической шейке ниппеля, при этом кольцевая прокладка увеличивает длину цилиндрической шейки ниппеля на величину, соответствующую ее высоте.

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Выполнение резьбового соединения с возможностью регулирования момента свинчивания (развинчивания) позволяет расширить функциональные возможности и повысить эксплуатационные качества:

- съемный подшипник скольжения с большим углом трения (чем у штатного соединения) увеличивает момент свинчивания (развинчивания), не изменяя другие регламентируемые характеристики резьбового соединения, например удельные контактные напряжения, растягивающие напряжения в ниппеле;

- с предложенным ниппелем могут быть изготовлены как переводники, используемые в этом случае в виде безопасных замков или предохранительных переводников, так и трубы;

- трубы с предложенным резьбовым соединением с регулируемым моментом могут быть использованы для комплектования целиком колонн, также могут быть установлены по одиночке или секциями, при этом при различных вариантах установки съемных подшипников скольжения достигается возможность регулирования угла трения, обеспечивающего тем самым регулирование момента свинчивания (развинчивания);

- предложенный съемный подшипник скольжения в процессе спуско-подъемных операций может быть заменен, например при его износе или при необходимости изменения угла трения;

- резьбовое соединение с регулируемым моментом со съемным подшипником скольжения может быть включено в колонну труб при выполнении любых операций, создавая возможность включения резьбовых соединений с различными моментами свинчивания (развинчивания) между секциями, свечами и др. в любое время и без использования дополнительных средств;

- установка предложенных съемных подшипников скольжения с повышенным углом трения позволяет оперативно превратить обычную колонну труб в равнозначную колонну труб с левой резьбой;

- в предложенном резьбовом соединении ниппель, при необходимости, может быть заменен на штатный.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено резьбовое соединение, разрез.

Резьбовое соединение содержит:

- Муфту 1,

- охватывающую составляющую (муфты 1) 2.

- Ниппель 3,

- охватываемую составляющую (ниппеля 3) 4,

- цилиндрическую шейку (ниппеля 3) 5.

- Съемный подшипник скольжения 6,

- кольцевую прокладку (подшипника 6) 7,

- эластичное кольцо (подшипника 6) 9.

Монтаж резьбового соединения осуществляют следующим образом.

В резьбовом соединении между охватывающей 2 и охватываемой 4 составляющими соответственно муфты 1 и ниппеля 3 устанавливают съемный подшипник скольжения 6. Кольцевую прокладку 7 съемного подшипника скольжения 6 сажают на цилиндрическую шейку 5 ниппеля 3 и устанавливают эластичное кольцо 8, на которое опирается кольцевая прокладка 7. Кольцевая прокладка 7 удлиняет цилиндрическую шейку 5 ниппеля 3 на величину ее высоты. Эластичное кольцо 8 плотно охватывает цилиндрическую шейку 5, выполняя дополнительную роль уплотнения резьбового соединения.

Установленный съемный подшипник скольжения 6 имеет угол трения, отличный от угла трения штатных резьбовых соединений. Угол трения регулируется подбором материала кольцевых прокладок 7, а увеличение их количества способствует увеличению комбинационных возможностей изменения угла трения.

Предложенные конструктивные элементы резьбового соединения с регулируемым моментом изготовлены промышленным способом.

Заявляемое изобретение позволяет использовать резьбовое соединение в трубах нефтегазодобывающей промышленности и в других областях машиностроения там, где требуется регулирование величины регламентируемого момента их свинчивания (развинчивания) в силу определенных эксплуатационных условий, которое расширяет функциональные возможности и повышает эксплуатационные качества.

Резьбовое соединение с регулируемым моментом, содержащее ниппель и муфту с охватываемой и охватывающей составляющими соответственно и имеющее угол трения, отличный от угла трения штатных соединений, отличающееся тем, что между охватываемой и охватывающей составляющими установлен съемный подшипник скольжения в виде, по крайней мере, одной кольцевой прокладки, размещенной на цилиндрической шейке ниппеля и сопряженной с эластичным кольцом, удерживающим съемный подшипник скольжения на цилиндрической шейке ниппеля, при этом кольцевая прокладка увеличивает длину цилиндрической шейки ниппеля на величину, соответствующую ее высоте.