RU2639343C1

RU2639343C1 - Threaded joint of casing pipes

Info

Publication number: RU2639343C1
Application number: RU2016134991A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Рекин; Борис Юрьевич Щербаков; Юрий Федорович Емельянов; Владимир Петрович Алдохин; Денис Викторович Никифоров; Павел Николаевич Сидоренко; Евгений Валерьевич Леонов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК")
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-12-21

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: union includes male and female elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces respectively, there are trapezoidal threads with taper 1:16 and radial sealing and stop end surfaces contacting therebetween, made at angle of 9-11° to normal line of thread axial line. The inclination angle of embedded face of the thread profile is 14-16° to the normal line of the thread axial line, angle of inclination of bearing face ranges from -4° to -6°, vertices and cavities of thread profile are parallel to axial line of the thread. Radial sealing surfaces on male and female elements are made in form of concave and convex spherical surfaces, respectively. The radius of sealing surface sphere of the male element is greater than radius of sealing surface sphere of the female element. The radial sealing surfaces and stop end surfaces on male and female elements are separated by a section of cylindrical surfaces, the transition from which to stop end surfaces on male and female elements is made in the form of a surface consisting of two spherical surfaces of different radii.EFFECT: hundred percent connection resistance against compression and tension load, gas-tightness under said loads, resistance to high torque and improvement of screw characteristics.4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к муфтовым резьбовым соединениям обсадных труб и может быть использовано для соединения элементов колонн обсадных труб, применяемых при разработке месторождений на континентальном шельфе, строительстве скважин высокой сложности, в том числе сверхглубоких наклонно-направленных и горизонтальных с большой протяженностью, а также при спуске колонны с вращением и цементированием.The invention relates to sleeve threaded joints of casing pipes and can be used to connect elements of casing columns used in the development of deposits on the continental shelf, the construction of wells of high complexity, including ultra-deep directional and horizontal with a long length, as well as during the descent with rotation and cementing.

Обсадные трубы для нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин эксплуатируются в сложных условиях - в присутствии агрессивных рабочих сред и при значительных разнонаправленных комбинированных механических нагрузках (растяжение, сжатие, изгиб). В связи с этим основным требованием к резьбовым соединениям обсадных труб является сохранение герметичности соединения, в том числе газовой, при высоких уровнях механических нагрузок.Casing pipes for oil, gas and gas condensate wells are operated in difficult conditions - in the presence of aggressive working environments and with significant multidirectional combined mechanical loads (tension, compression, bending). In this regard, the main requirement for threaded joints of casing pipes is to maintain the tightness of the connection, including gas, at high levels of mechanical stress.

Известно резьбовое соединение нефтепромысловых труб (патент РФ №2338866, Е21В 17/042, F16L 15/00, опубл. 20.11.2008), принятое в качестве прототипа, которое содержит охватываемый и охватывающий элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях соответственно выполнены трапецеидальные конические резьбы. Профиль витка резьбы указанного соединения имеет отрицательный угол наклона по опорной грани. При этом соединение выполнено с внутренним герметизирующим узлом, образованным контактирующими между собой радиальными уплотнительными поверхностями, выполненными коническими, и упорными торцевыми поверхностями. Упорные торцевые поверхности выполнены под углом 5-25° к нормали осевой линии резьбы.Known threaded connection of oilfield pipes (RF patent No. 2338866, ЕВВ 17/042, F16L 15/00, published on November 20, 2008), adopted as a prototype, which contains male and female elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces are respectively made trapezoidal conical threads. The thread twist profile of said joint has a negative angle of inclination along the reference face. In this case, the connection is made with an internal sealing unit formed by radial sealing surfaces contacting each other made of conical and persistent end surfaces. Thrust end surfaces are made at an angle of 5-25 ° to the normal to the axial line of the thread.

Однако резьбовое соединение нефтепромысловых труб не выдерживает стопроцентной нагрузки на сжатие и растяжение и не обеспечивает уровня герметичности, необходимого для эксплуатации резьбового соединения труб в газовых и газоконденсатных скважинах.However, the threaded connection of oilfield pipes does not withstand one hundred percent compression and tensile load and does not provide the level of tightness necessary for the operation of the threaded connection of pipes in gas and gas condensate wells.

Задача, на достижение которой направлено заявляемое изобретение - создание резьбового соединения обсадных труб с повышенными техническими и эксплуатационными характеристиками, соответствующего по прочностным характеристикам телу трубы и обеспечивающего газогерметичность при эксплуатации в особо сложных условиях (предельных комбинированных сжимающих, растягивающих нагрузках, крутящем моменте).The task to which the claimed invention is directed is the creation of a threaded connection of casing pipes with improved technical and operational characteristics, corresponding to the strength characteristics of the pipe body and providing gas tightness during operation in particularly difficult conditions (ultimate combined compressive, tensile loads, torque).

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в выдерживании соединением стопроцентной нагрузки на сжатие и растяжение, сохранении герметичности соединения во всех средах при указанных нагрузках, стойкости к высокому крутящему моменту, улучшении характеристик свинчиваемости соединения.The technical result provided by the invention is to withstand the connection with one hundred percent compressive and tensile load, maintain the tightness of the connection in all environments at the indicated loads, resistance to high torque, improve the make-up characteristics of the joint.

Указанный технический результат достигается тем, что в резьбовом соединении обсадных труб, содержащем охватываемый и охватывающий элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные конические резьбы и образующие внутренний герметизирующий узел контактирующие между собой радиальные уплотнительные и упорные торцевые поверхности, выполненные под углом 9-11° к нормали осевой линии резьбы, согласно изобретению, трапецеидальные резьбы на охватываемом и охватывающем элементах выполнены с конусностью 1:16, угол наклона закладной грани профиля витка резьб составляет 14-16° к нормали осевой линии резьбы, угол наклона опорной грани профиля витка резьб составляет от -4 до -6° к нормали осевой линии резьбы, вершины и впадины профиля витка резьб параллельны осевой линии резьбы, при этом радиальные уплотнительные поверхности на охватываемом и охватывающем элементах выполнены в виде сферических поверхностей, вогнутой и выпуклой, соответственно, радиус сферы уплотнительной поверхности охватываемого элемента больше, чем радиус сферы уплотнительной поверхности охватывающего элемента, причем радиальные уплотнительные поверхности и упорные торцевые поверхности на охватываемом и охватывающем элементах разделены участком цилиндрических поверхностей, переход от цилиндрических поверхностей к упорным торцевым поверхностям на охватываемом и охватывающем элементах выполнен в виде сложной поверхности, состоящей из двух сферических поверхностей, при этом радиус сферической поверхности, примыкающей к цилиндрическим поверхностям, меньше, чем радиус сферической поверхности, примыкающей к упорным торцевым поверхностям.The technical result is achieved in that in a threaded connection of casing pipes containing male and female elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces, respectively, trapezoidal tapered threads are made and radial sealing and thrust end surfaces contacting each other made at an angle of 9-11 ° to the normal of the axial line of the thread, according to the invention, trapezoidal threads on male and female elements nenes with a taper of 1:16, the angle of inclination of the embedded face of the thread thread profile is 14-16 ° to the normal of the axial line of the thread, the angle of inclination of the support face of the thread thread profile is from -4 to -6 ° to the normal of the axial thread line, the top and bottom of the profile the threads are parallel to the axial line of the thread, while the radial sealing surfaces on the male and female elements are made in the form of spherical surfaces, concave and convex, respectively, the radius of the sphere of the sealing surface of the male element is greater than the radius the spheres of the sealing surface of the enclosing element, the radial sealing surfaces and the persistent end surfaces on the male and female elements being separated by a section of cylindrical surfaces, the transition from cylindrical surfaces to the persistent end surfaces on the male and female elements is made in the form of a complex surface consisting of two spherical surfaces, the radius of the spherical surface adjacent to the cylindrical surfaces is smaller than the radius of the spherical surface The surface adjacent to the persistent end surfaces.

Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 показано резьбовое соединение обсадных труб в сборе, на фиг. 2 показан элемент герметизирующего узла охватываемого элемента, на фиг. 3 показан элемент герметизирующего узла охватывающего элемента и на фиг. 4 показан профиль трапецеидальной конической резьбы соединения.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a threaded connection of the casing assembly, FIG. 2 shows an element of the sealing assembly of the male element, FIG. 3 shows an element of the sealing assembly of the female element and in FIG. 4 shows a profile of a trapezoidal conical thread of a joint.

Герметичное резьбовое соединение обсадных труб содержит охватываемый 1 и охватывающий 2 элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены трапецеидальные конические резьбы 3. Охватываемый элемент 1 представляет собой ниппель, а охватывающий элемент 2 - муфту.The hermetic threaded connection of the casing pipe includes a male 1 and female 2 elements, at the ends of which on the external and internal surfaces, respectively, trapezoidal conical threads 3 are made. Male element 1 is a nipple, and female element 2 is a sleeve.

Профиль витка резьбы 3 представляет собой неравнобедренную трапецию, боковые стороны которой выполнены в виде опорной 4 и закладной 5 граней, имеющих различные углы наклона к нормали осевой линии резьбы. При свинчивании соединения с такой резьбой опорные грани 4 профиля витка резьбы 3 на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах контактируют между собой и воспринимают действующие на соединение осевые растягивающие нагрузки, что обеспечивает высокую прочность соединения. Одновременно при свинчивании соединения по закладным граням 5 профиля витка резьб образуется конструктивный зазор, что обеспечивает улучшение характеристик свинчиваемости соединения - возможность многократного свинчивания-развинчивания без повреждения (задиров) контактирующих поверхностей резьбы и при сохранении эксплуатационных характеристик соединения, предотвращение заклинивания соединения при его сборке.The profile of the thread 3 is an isosceles trapezoid, the sides of which are made in the form of a supporting 4 and a mortgage of 5 faces having different angles of inclination to the normal to the axial line of the thread. When making a connection with such a thread, the support faces 4 of the thread 3 thread profile on male 1 and female 2 are in contact with each other and perceive axial tensile loads acting on the connection, which ensures high joint strength. At the same time, when screwing the joint along the embedded edges 5 of the thread twist profile, a constructive gap is formed, which improves the screwing characteristics of the joint - the possibility of multiple screwing-unscrewing without damage (scoring) of the contacting surfaces of the thread and while maintaining the operational characteristics of the joint, preventing the joint from jamming during assembly.

Резьбы 3 на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах выполнены с конусностью 1:16. Выполнение резьб с конусностью 1:16 обеспечивает высокую степень их зацепления друг с другом при свинчивании соединения и возможность восприятия соединением изгибающих и растягивающих нагрузок, действующих во время эксплуатации соединения, а также сохраняет высокие характеристики свинчиваемости соединения.Threads 3 on male 1 and female 2 are made with a taper of 1:16. The execution of threads with a taper of 1:16 provides a high degree of their engagement with each other when making the connection and the possibility of perception by the connection of bending and tensile loads acting during operation of the connection, and also maintains high characteristics of the screw connection.

Угол наклона закладной грани 5 профиля витка резьбы 3 на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах составляет 14-16° к нормали осевой линии резьбы, а угол наклона опорной грани 4 профиля витка резьбы 3 составляет от -4 до -6° к нормали осевой линии резьбы. Под нормалью осевой линии резьбы понимается перпендикуляр, проведенный к осевой линии резьбы.The angle of inclination of the embedded face 5 of thread thread profile 3 on male 1 and female 2 is 14-16 ° to the normal of the axial thread line, and the angle of inclination of the support face 4 of thread thread profile 3 is from -4 to -6 ° to the normal of the axial thread line . By the normal of the centerline of the thread is meant the perpendicular drawn to the centerline of the thread.

Выполнение угла наклона закладной грани 5 профиля витка резьбы 3 величиной 14-16° к нормали осевой линии резьбы 3 облегчает свинчиваемость соединения за счет стабилизации положения охватываемого 1 и охватывающего 2 элементов относительно друг друга на начальном этапе свинчивания, что предотвращает заклинивание соединения и повреждение (образование задиров) поверхностей витков резьб 3.Performing the inclination angle of the embedded face 5 of the thread thread profile 3 with a value of 14-16 ° to the normal of the center line of the thread 3 facilitates the fastening of the connection by stabilizing the position of the male 1 and female 2 elements relative to each other at the initial make-up stage, which prevents the connection from sticking and damage (formation scoring) of the surfaces of the threads 3.

Отрицательный угол наклона опорной грани 4 профиля витка резьбы 3 (от -4 до -6°) исключает возможность выхода резьб 3 на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах из зацепления друг с другом при предельных растягивающих нагрузках, воздействующих на соединение под действием собственного веса колонны, опускаемой в скважину. Также достигается снижение величины радиального натяга в резьбе, что обеспечивает высокую износостойкость соединения, улучшает его работоспособность при повышенных нагрузках.The negative angle of inclination of the support face 4 of the thread 3 thread profile (from -4 to -6 °) eliminates the possibility of threads 3 on male 1 and 2 covering being engaged from each other under extreme tensile loads acting on the joint under the influence of the own weight of the column, lowered into the well. A reduction in the radial interference in the thread is also achieved, which ensures high wear resistance of the joint, improves its performance under increased loads.

Вершины и впадины профиля витка резьб 3 выполнены параллельными осевой линии резьбы, что исключает заедание резьб 3 на начальном этапе свинчивания.The vertices and depressions of the thread profile of the thread 3 are parallel to the center line of the thread, which eliminates the jamming of the threads 3 at the initial make-up stage.

Вышеописанный профиль резьб 3 обеспечивает выдерживание соединением стопроцентной нагрузки на сжатие и растяжение, стойкость к износу резьбы, предотвращает повреждение поверхностей при свинчивании и передачу избыточных нагрузок на зону упорных торцевых поверхностей 8, 9 за счет минимальной подвижности резьбы.The above-described thread profile 3 ensures that the joint maintains one hundred percent compressive and tensile load, resistance to wear of the thread, prevents surface damage during make-up, and transfers excessive loads to the zone of persistent end surfaces 8, 9 due to the minimum mobility of the thread.

Соединение выполнено с внутренним герметизирующим узлом, образованным контактирующими между собой радиальными уплотнительными 6, 7 и упорными торцевыми 8, 9 поверхностями, выполненными на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах соединения.The connection is made with an internal sealing unit formed by radial sealing 6, 7 and thrust end 8, 9 surfaces in contact, made on male 1 and female 2 connecting elements.

Наличие в соединении герметизирующего узла, радиальные уплотнительные 6, 7 и упорные торцевые 8, 9 поверхности которого контактируют между собой со значительными контактными напряжениями, с возникновением деформации в упругой области и образованием уплотнения типа «металл-металл», обеспечивает высокую герметичность соединения при воздействии на него разнонаправленных комбинированных механических нагрузок.The presence of a sealing assembly in the connection, radial sealing 6, 7 and persistent end 8, 9 surfaces of which are in contact with significant contact stresses, with the occurrence of deformation in the elastic region and the formation of a metal-metal seal, ensures high tightness of the connection when exposed to multidirectional combined mechanical loads.

Радиальные уплотнительные поверхности 6, 7 соединения выполнены в виде контактирующих между собой сферических поверхностей: вогнутой на охватываемом элементе 1 и выпуклой - на охватывающем элементе 2. При этом радиус R₁ сферы уплотнительной поверхности 6 охватываемого элемента 1 больше, чем радиус R₂ сферы уплотнительной поверхности 7 охватывающего элемента 2. Выполнение радиальных уплотнительных поверхностей 6, 7 различных радиусов обеспечивает увеличение площади их контакта и высокий уровень контактных напряжений, максимальную герметичность соединения при любых сочетаниях нагрузок, в том числе газогерметичность. Кроме того, выполнение уплотнительной поверхности 6 охватываемого элемента 1 вогнутой исключает ее повреждение при внешних механических воздействиях плоскими предметами (например, поверхностью труб при раскатке на стеллаже).Radial sealing surfaces 6, 7 of the connection are made in the form of spherical surfaces in contact: concave on the male element 1 and convex on the female element 2. Moreover, the radius R _{1 of the} sphere of the sealing surface 6 of the male element 1 is greater than the radius R _{2 of the} sphere of the sealing surface 7 of the covering element 2. The implementation of radial sealing surfaces 6, 7 of different radii provides an increase in their contact area and a high level of contact stress, maximum tightness awn connection in all combinations of loads, including gazogermetichnost. In addition, the implementation of the sealing surface 6 of the male element 1 concave eliminates its damage during external mechanical influences by flat objects (for example, the surface of the pipes when rolling on the rack).

Радиальные уплотнительные поверхности 6, 7 выполнены на расстоянии от упорных торцевых поверхностей 8, 9, их разделяет участок цилиндрических поверхностей 10, 11, образующих при свинчивании соединения зазор. Удаление зоны контакта радиальных уплотнительных поверхностей 6, 7 от упорных торцевых поверхностей 8, 9 обеспечивает максимальные контактные напряжения при минимальном влиянии на их уровень деформаций, возникающих по контактирующим поверхностям. Форма уплотнительных поверхностей выполнена таким образом, что в процессе свинчивания контакт смещается от исходного положения, что значительно снижает вероятность их повреждений (образование задиров) и гарантирует максимальную герметичность соединения при любых сочетаниях нагрузок, в том числе газогерметичность.Radial sealing surfaces 6, 7 are made at a distance from the persistent end surfaces 8, 9, they are separated by a section of cylindrical surfaces 10, 11, forming a gap when screwing the connection. The removal of the contact zone of the radial sealing surfaces 6, 7 from the thrust end surfaces 8, 9 provides maximum contact stresses with minimal impact on their level of deformations arising from the contacting surfaces. The shape of the sealing surfaces is made in such a way that the contact is shifted from the initial position during screwing, which significantly reduces the likelihood of damage (scoring) and ensures maximum tightness of the joint under any combination of loads, including gas tightness.

Выполнение упорных торцевых поверхностей 8, 9 под углом 9-11° к нормали осевой линии резьбы 3 обеспечивает "поджатие" и фиксацию радиальных уплотнительных поверхностей 6, 7 соединения, создает его устойчивость к сжимающим нагрузкам, обеспечивает дополнительный уплотнительный барьер. Кроме того, обеспечивается четкое позиционирование охватываемого 1 и охватывающего 2 элементов относительно друг друга, точное фиксирование заданной величины натяга и крутящего момента в процессе свинчивания соединения - то есть улучшенные характеристики свинчиваемости, возможность контроля свинчивания соединения. Также увеличенная за счет угла наклона (9-11°) площадь контакта упорных торцевых поверхностей 8, 9 друг с другом при свинчивании соединения позволяет увеличить крутящий момент свинчивания при сохранении контактных напряжений на необходимом уровне в пределах упругой деформации.The implementation of the persistent end surfaces 8, 9 at an angle of 9-11 ° to the normal of the axial line of the thread 3 provides the "compression" and fixing of the radial sealing surfaces 6, 7 of the connection, creates its resistance to compressive loads, provides an additional sealing barrier. In addition, it provides clear positioning of the male 1 and female 2 elements relative to each other, the exact fixation of the set interference and torque during the make-up of the joint - that is, improved make-up characteristics, the ability to control the make-up of the joint. Also increased due to the angle of inclination (9-11 °), the contact area of the persistent end surfaces 8, 9 with each other when making the connection allows you to increase the make-up torque while maintaining contact stresses at the required level within the elastic deformation.

При увеличении указанных углов наклона упорных торцевых поверхностей 8, 9 выше заявленных пределов начинают возникать значительные деформации внутреннего диаметра охватывающего элемента 2 при сжатии или перекручивании соединения. При уменьшении углов ниже заявленных пределов теряется эффект клина, так как клин охватывающего элемента 2 становится более жестким в осевом направлении.With an increase in the indicated inclination angles of the persistent end surfaces 8, 9 above the stated limits, significant deformations of the inner diameter of the enclosing element 2 begin to occur during compression or twisting of the joint. When the angles decrease below the stated limits, the effect of the wedge is lost, since the wedge of the enclosing element 2 becomes more rigid in the axial direction.

Переход от цилиндрических поверхностей 10, 11 к упорным торцевым поверхностям 8, 9 на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах выполнен в виде сложной поверхности, состоящей из двух сферических поверхностей 12, 13 с различными радиусами. При этом радиус R₃ сферической поверхности 12, примыкающей к цилиндрическим поверхностям 10, 11, меньше радиуса R₄ сферической поверхности 13, примыкающей к упорным торцевым поверхностям 8, 9.The transition from cylindrical surfaces 10, 11 to persistent end surfaces 8, 9 on male 1 and female 2 is made in the form of a complex surface consisting of two spherical surfaces 12, 13 with different radii. The radius R _{3 of the} spherical surface 12 adjacent to the cylindrical surfaces 10, 11 is less than the radius R _{4 of the} spherical surface 13 adjacent to the persistent end surfaces 8, 9.

Указанный переход, выполненный в виде сложной поверхности, состоящей из двух сферических поверхностей 12, 13 с различными радиусами R₃ и R₄, исключает смещение упорной торцевой поверхности 8 охватываемого элемента 1 в радиальном направлении, обеспечивая максимальное сопротивление избыточному крутящему моменту и сжимающим нагрузкам. При этом на поверхностях 12, 13 отсутствует область отрицательных напряжений, что исключает проявление коррозии в агрессивной среде.The specified transition, made in the form of a complex surface consisting of two spherical surfaces 12, 13 with different radii R ₃ and R ₄ , eliminates the displacement of the thrust end surface 8 of the male element 1 in the radial direction, providing maximum resistance to excessive torque and compressive loads. Moreover, on the surfaces 12, 13 there is no region of negative stresses, which eliminates the manifestation of corrosion in an aggressive environment.

Резьбовое соединение обсадных труб работает следующим образом. При выполнении операции свинчивания соединения первоначально осуществляется взаимодействие охватываемого 1 и охватывающего 2 элементов с помощью трапецеидальных конических резьб 3, выполненных на концах наружной поверхности охватываемого элемента 1 и внутренней поверхности охватывающего элемента 2. Далее в процессе свинчивания соединения происходит продвижение радиальной уплотнительной поверхности 6 охватываемого элемента 1 вдоль уплотнительной поверхности 7 охватывающего элемента 2 и их взаимодействие. За счет деформаций радиальных уплотнительных поверхностей 6, 7 создается уплотнение типа "металл-металл". Одновременно происходит взаимодействие упорных торцевых поверхностей 8, 9. Окончание процесса свинчивания соединения происходит при смыкании упорных торцевых поверхностей 8, 9, выполненных на охватываемом 1 и охватывающем 2 элементах.A threaded connection of casing works as follows. When performing the operation of screwing the connection, the male 1 and the female 2 elements are initially interacted with trapezoidal tapered threads 3 made at the ends of the outer surface of the male element 1 and the inner surface of the female element 2. Further, in the process of screwing the connection, the radial sealing surface 6 of the male element 1 is advanced along the sealing surface 7 of the female element 2 and their interaction. Due to deformations of the radial sealing surfaces 6, 7, a metal-to-metal seal is created. At the same time, the interaction of the persistent end surfaces 8, 9 occurs. The end of the make-up process of the connection occurs when the persistent end surfaces 8, 9 are closed, made on male 1 and female 2.

Для проведения испытаний заявляемого резьбового соединения обсадных труб были изготовлены образцы №№1 и 2. В качестве заготовки для образца №1 использована обсадная труба номинальным диаметром 177,8 мм. На внешней поверхности охватываемого элемента и внутренней поверхности охватывающего элемента образца №1 выполнены трапецеидальные конические резьбы с шагом 6,35 мм. Сформированы элементы внутреннего герметизирующего узла.To test the inventive threaded connection of casing pipes, samples No. 1 and 2 were made. As a blank for sample No. 1, a casing with a nominal diameter of 177.8 mm was used. Trapezoidal tapered threads with a pitch of 6.35 mm are made on the outer surface of the male element and the inner surface of the female element of sample No. 1. Formed elements of the internal sealing unit.

Для образца №2 в качестве заготовки использована обсадная труба номинальным диаметром 114 мм. На внешней поверхности охватываемого элемента и внутренней поверхности охватывающего элемента образца №2 выполнены трапецеидальные конические резьбы с шагом 5,08 мм. Сформированы элементы внутреннего герметизирующего узла.For sample No. 2, a casing with a nominal diameter of 114 mm was used as a workpiece. Trapezoidal tapered threads with a pitch of 5.08 mm are made on the outer surface of the male element and the inner surface of the female element of sample No. 2. Formed elements of the internal sealing unit.

Кроме того, были изготовлены образцы №№3 и 4, выполненные с геометрическими параметрами прототипа.In addition, samples No. 3 and 4 were made, made with the geometric parameters of the prototype.

Основные геометрические параметры резьбы образцов и виды испытаний приведены в таблице. Испытания образцов проводили на выдерживание соединением стопроцентной нагрузки на сжатие и растяжение с определением газогерметичности.The main geometric parameters of the threads of the samples and types of tests are given in the table. Tests of the samples were carried out to withstand the connection of one hundred percent load on compression and tension with the definition of gas tightness.

Как видно из таблицы, при испытании образцов №№1 и 2, выполненных в соответствии с заявляемым изобретением, резьбовое соединение сохранило газогерметичность при нагрузках на сжатие и растяжение, рассчитанных по телу трубы (100%). А образцы №№3 и 4, выполненные с геометрическими параметрами прототипа, при испытании выдержали только 60% расчетной нагрузки по телу трубы.As can be seen from the table, when testing samples No. 1 and 2, made in accordance with the claimed invention, the threaded connection retained gas tightness under compressive and tensile loads calculated on the pipe body (100%). And samples No. 3 and 4, made with the geometric parameters of the prototype, with the test withstood only 60% of the calculated load on the body of the pipe.

При использовании предлагаемого резьбового соединения достигается выдерживание соединением стопроцентной нагрузки на сжатие и растяжение, газогерметичность при указанных нагрузках, стойкость к высокому крутящему моменту и улучшение характеристик свинчиваемости.When using the proposed threaded joint, the joint can withstand a hundred percent compressive and tensile load, gas tightness at the indicated loads, resistance to high torque, and improved make-up characteristics.

Claims

A threaded connection of casing pipes containing male and female elements, at the ends of which on the outer and inner surfaces, respectively, are made of trapezoidal conical threads and forming radially sealing and thrust end surfaces contacting each other at an angle of 9-11 ° to the normal the axial line of the thread, characterized in that the trapezoidal threads on the male and female elements are made with a taper of 1:16, the inclination angle of the embedded face is about The thread winding is 14-16 ° to the normal of the axial thread line, the angle of inclination of the reference edge of the thread winding profile is from -4 to -6 ° to the normal of the axial thread line, the top and bottom of the thread winding profile are parallel to the axial thread line, while the radial sealing the surfaces on the male and female elements are made in the form of spherical surfaces, concave and convex, respectively, the radius of the sphere of the sealing surface of the male element is greater than the radius of the sphere of the sealing surface of the female element a, and the radial sealing surfaces and thrust end surfaces on the male and female elements are separated by a section of cylindrical surfaces, the transition from cylindrical surfaces to the persistent end surfaces on the male and female elements is made in the form of a complex surface consisting of two spherical surfaces, while the radius of the spherical surface adjacent to the cylindrical surfaces, less than the radius of the spherical surface adjacent to the persistent end surfaces.