Устройство для контроля износа внутренней или наружной резьбы

Изобретение относится к разряду контрольных мерительных устройств типа шаблон, используемых для контроля размеров, определения степени износа резьбы деталей конических соединений, преимущественно соединений труб нефтяного сортамента. Предлагаемое устройство позволяет проводить контроль износа резьбы, бывшей в эксплуатации по износу критерием «Н» в миллиметрах, бурильных труб отдельно для ниппельной и муфтовой части. Устройство для контроля износа резьбы выполнено в виде шаблона, представляющего собой ответную часть контролируемой резьбы, снабженного магнитными захватами, один конец которых шарнирно закреплен на наружной поверхности шаблона, а на другой конец установлены магниты. Кроме того, предлагаемый шаблон выполнен из трубы, аналогичной измеряемой и механически обработанной до уменьшения веса в пределах до 6 раз. При этом три магнитных захвата расположены под углом 120 градусов друг относительно друга. На магнитных захватах установлены неодимовые магниты с отрывным усилием 5 кгс. Техническим результатом является повышение точности контроля износа замковой резьбы в любом положении контролируемых труб. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к разряду контрольных мерительных устройств типа шаблон, используемых для контроля размеров, определения степени износа резьбы деталей конических соединений, преимущественно соединении бурильных труб нефтяного сортамента. Изобретение обеспечивает возможность контроля состояния резьбы, бывшей в эксплуатации по износу критерием «Н» в миллиметрах. Применение устройства возможно в нефтегазодобывающей, машиностроительной и приборостроительной отраслях.

Крепление бурильных труб в колонну осуществляется с помощью замковой резьбы, представляющей собой пару ниппель-муфта, где ниппель это часть трубы с наружной резьбой, а муфта - с внутренней. Сборка колонны производится при помощи ключа, который в процессе крепления резьбового соединения может развивать момент до 3 т/м. При таком моменте замковая резьба пары ниппель-муфта подвергается значительному напряжению и, как следствие, износу боковых сторон резьбы с уменьшением высоты нитки резьбы, что в свою очередь уменьшает число оборотов до полного свинчивания замка. При малом числе оборотов свинчивания замки отбраковываются, так как они не могут обеспечивать надежность работы бурильной колоны. В среднем установочный ресурс работы замков составляет 1200 свинчиваний-развинчиваний. Фактическая степень износа витков замковой резьбы определяется согласно нормативному документу РД 39-013-90 по критерию «Н».

Известен способ контроля износа замковой резьбы, который выполняется непосредственно на буровой установке для пары ниппель-муфта. В этом случае после установки ниппеля в муфту, верхняя замковая деталь поворачивается (в сторону развинчивания) относительно нижней (например, с помощью машинного ключа) до момента, при котором происходит скачкообразное осевое перемещение ниппеля в муфту, в этот момент фиксируется расстояние между упорным торцом муфты и упорным уступом ниппеля, которое и характеризует степень износа замковой резьбы (критерий «Н»), РД 39-013-90, стр. 186, п. 3.5.

Недостатки способа - при таком контроле оценка степени износа резьбы определяется в целом в замковой паре, а не отдельно ниппелю или муфте, способ является приближенным, так как из-за инерции движения ротора механического ключа с трубой, вносится ошибка соизмеримая с шагом резьбы. Данный способ применим к трубам, комплектуемым на скважине в колонну и не применим к трубам, размещенным на стеллажах.

Известен также способ контроля износа замковой резьбы при помощи шаблонов. Для проверки резьбы ниппеля используется ответная замковая резьбу и последующем повороте относительно детали в сторону развинчивания (в пределах одного оборота) до момента прекращения контакта сопряженных витков по вершинам профиля и скачкообразного перемещения шаблона в деталь на величину соизмеримую с шагом резьбы, при этом, расстояние между упорным торцом муфты и упорным уступом ниппеля характеризует степень износа замковой резьбы (критерий «Н»). РД 39-013-90, стр. 186, п. 3.5.

Данный шаблон имеет значительные габаритные размеры, вес и в процессе измерений его требуется руками удерживать в фиксированном положении, что в большой степени затрудняет выполнение работ. В связи этим данный шаблон не нашел широкого применения.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности контроля износа замковой резьбы в любом положении контролируемых труб, комплектуемых на скважине или размещенных на стеллажах при условии доступа к их резьбе, а так же снижение габаритов и веса контрольного устройства.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для контроля износа резьбы выполнено в виде шаблона, представляющего собой ответную часть контролируемой резьбы, снабженного магнитными захватами, один конец которых шарнирно закреплен на наружной поверхности шаблона, а на другой конец установлены магниты. Предлагаемый шаблон выполнен из аналогичной измеряемой трубы, механически обработанной до уменьшения веса в пределах до 6 раз в зависимости размера контролируемой резьбы. Для закрепления шаблона используется три магнитных захвата расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, на магнитных захватах установлены неодимовые магниты с отрывным усилием 5 кгс.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1. схематично представлен продольный разрез устройства при контроле износа резьбы ниппеля, где: 1 - шаблон муфта, 2 - ниппель бурильной трубы, 3 - захваты, 4 - магниты, 5 - шарнир, 6 - упорный торец шаблона муфты, «Н» - контролируемый размер.

Фиг. 2. Шаблон-муфта с развернутыми магнитными захватами

На фиг. 3. Схематично представлен продольный разрез устройства при контроле износа резьбы муфты, где: 1 - шаблон ниппель, 2 - муфта бурильной трубы, 3 - захваты, 4 - магниты, 5 - шарнир, 6 - упорный уступ шаблона ниппеля, «Н» - контролируемый размер

На фиг. 4. Шаблон-ниппель с развернутыми магнитными захватами

Изобретение работает следующим образом:

Контроль износа наружной резьбы трубы осуществляется в следующем порядке:

Шаблон муфта 1 устанавливается на ниппельную часть бурильной трубы 2 с последующим поворотом относительно трубы в сторону развинчивания до скачкообразного перемещения шаблона 1 на ниппеле трубы 2. Одновременно с поворотом осуществляется поджим шаблона 1 в сторону противоположную направлению осевого перемещения при развинчивании, при этом после скачкообразного перемещения не допускается дальнейшее проворачивание шаблона 1. Три захвата 3 шаблона 1 посредством шарнира 5 переводятся из положения перпендикулярного оси шаблона (фиг. 2.) в положение параллельное оси шаблона (фиг. 1.) т.е. на ниппель трубы 2, в этом положении шаблон 1 надежно удерживается неодимовыми магнитами 4 закрепленными на захватах шаблона 1. Далее шаблон 1 выравнивается соосно трубе и проверяется его установка в упор ниппеля трубы 2.

Штангециркулем (ШЩ-1) проводятся измерения размера «Н» -измеряемого как расстояние между упорным уступом ниппеля трубы и упорным торцом шаблона муфты 6. Измерения проводят в трех точках расположенных под углом 120 градусов. Рассчитывается среднее значение этих измерений, которое и является критерием «Н» по шаблону для данной резьбы, полученное значение сверяют с данными табл.1.

Контроль износа внутренней резьбы трубы осуществляется следующим образом:

Шаблон ниппель 1 устанавливается в муфтовую часть бурильной трубы 2 с последующим поворотом относительно трубы в сторону развинчивания до скачкообразного перемещения шаблона 1 в муфте трубы 2. Одновременно с поворотом осуществляется поджим шаблона 1 в сторону противоположную направлению осевого перемещения при развинчивании, при этом после скачкообразного перемещения не допускается дальнейшее проворачивание шаблона 1. Три захвата 3 шаблона 1 посредством шарнира 5 переводятся из положения перпендикулярного оси шаблона (фиг. 4.) в положение параллельное оси шаблона (фиг. 3.) т.е. на муфту трубы 2, в этом положении шаблон 1 надежно удерживается неодимовыми магнитами 4 закрепленными на захватах шаблона 1. Далее шаблон 1 выравнивается соосно трубе и проверяется его установка в торец муфты трубы 2.

Штангенциркулем (ШЩ-1) проводятся измерения расстояний между упорным торцом трубы и упорным уступом шаблона ниппеля 6 в трех точках расположенных под углом 120 градусов. Рассчитывается среднее значение этих измерений, которое и является критерием «Н» по шаблону для данной резьбы.

Согласно РД 39-013-90 (стр. 190, табл. 3.12) проводится сравнительная оценка полученного значения критерия «Н» с табличным (табл. 1), на основании чего трубы переводятся в соответствующий класс, либо выводятся из эксплуатации.

Предлагаемое устройство позволяет проводить контроль износа резьбы бурильных труб отдельно для ниппельной и муфтовой части при любом расположении труб, в том числе на стеллажах. Возможность точной установки момента прекращения контакта сопрягаемых витков резьбы позволяет устранить ошибку, соизмеримую с шагом резьбы.

1. Устройство для контроля износа резьбы, выполненное в виде шаблона, представляющего собой ответную часть контролируемой резьбы, снабженного магнитными захватами, один конец которых шарнирно закреплен на наружной поверхности шаблона, а на другой конец установлены магниты.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предлагаемый шаблон выполнен из трубы, аналогичной измеряемой и механически обработанной до уменьшения веса в пределах до 6 раз.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используется три магнитных захвата, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на магнитных захватах установлены неодимовые магниты с отрывным усилием 5 кгс.