Резьбовое соединение бурильных труб

Соеэ СоветскнкСоциалистнческнаРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ОО 25 О 7(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 131181 (21) 3354978/22-03 с присоединением заявки Но(311 М. Кп. Е 21 В 17/042 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий"ьсесоюзный ордена Трудового Красного ни,.,; уаучно-исследовательский институт буровой йиржи,.у 1) Заявител Е СОЕДИНЕНИЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ(54) РЕЗ 2 чие точа состобурильПоставленная цель достй тем, что в резьбовом соеди рильных труб, включающем н муфтой, сопрягаемые по кон резьбе, и индикатор устало вреждений с концентратором енин буппель с ческой тных по напряжени Изобретение относится к буровой технике, а именно к замковым реэьбовым соединениям бурильных труб, имеющим средства контроля их усталостного повреждения.Известно резьбовое соединение бурильных труб, включающее ниппель с муфтой, сопрягаемых по конической резьбе, и индикатор усталостных повреждений, состоящий иэ тензодатчиков, размещенных в канавках, выполненных вдоль образующей резьбы 11.Недостатком этого соединения является то, что витки резьбы ослаблены прорезанными по образующей резьбы канавками, н передача сигнала с тензодатчиков требует сложной аппаратуры. Кроме того, усталостные повреждения резьбового соединения определяются косвенно посредством измерения тензодатчиками динамической составляющей нагрузки на резьбовое соединение, что не обеспечивает необходимой точности контроля за его состоянием.Наиболее близким техническим решением к изобретению является резьбовое соединение бурильных труб, включающее ниппель с муфтой, сопрягаемие по конической резьбе, и индикатор усталостнйх повреждений, выполненный в виде тонкостенного ци-.линдра, жестко соединенного с внут ренней поверхностью ниппеля и имеющего на наружной поверхности ковцен тратор напряжений в виде кольцевого надреза или наведенной трещины 21.Однако это резьбовое соединение 1 О имеет недостаточную точность контроля усталостных повреждений, так как динамические нагрузки, действующие на резьбовую часть соединения и на индикатор, различные, что вызывает неодинаковое разрушение ниппеля и индикатора, по которому определяют степень повреждения резьбового соединения. При этом осуществляется контроль только ниппельной части 2 п резьбового соединенияЦель изобретения - повышености и упрощение контроля з янием резьбового соединенияных труб.в виде надрезов, последние выполнены во впадинах первых рабочих витков резьбы муфты и ниппеля соответственно со стороны упорного торца муфты и свободного конца ниппеля.На чертеже изображено резьбовое соединение бурильных труб.Резьбовое соединение включает ниппель 1 с муфтой 2, сопряженные конической резьбой, и индикатор усталостных повреждений, состоящий из двух концентраторов напряжений 3 и 4, выполненных во впадинах первых рабочих витков резьбы муфты и нип пеля соответственно со стороны упорного торца муфты и свободного конца 15 ниппеля. Концентраторы напряжений выполнены, например, в виде острого надреза.В процессе работы резьбовое соединение бурильных труб воспринимает как динамические, так и статические нагрузки. При этом на индикатор усталостных повреждений действуют те же нагрузки. Под действием дйнамических нагрузок в резьбовом соеди" ненни возникают циклические переменные напряжения, приводящие к образованию и развитию усталостных трещин в ниппеле и муфте соединения.Наибольшие циклические напряжения ЗО под действием динамических нагрузок возникают в первых и последних рабочих витках ниппеля и муфты, т.е.в районе упорного торца муфты и свободного конца ниппеля При этом муфта в плоскости первого рабочегр витка относительно ее упорного торца находится в сжатом состоянии отпредварительной затяжки соединения, а ниппель в этой плоскости - в растянутом состоянии, что вызывает бо лее интенсивное развитие усталостных трещин в ниппеле. Наличие концентратора напряжений заданных размеров в муфте в этом сечении способствует одновременному или более быстрому 45 развитию в ией усталостной трещины относительно развития усталостной трещины в ниппеле, являющимся здесь несущим элементом соединения.В плоскости последних рабочих витков резьбы относительно упорного торца муфты монолитность муфты и ниппеля частично нарушена, поэтому основная часть динамических нагрузок, приложенных к соединению, действует на муфту, что обусловливает преимущественно развитие усталостных тре" щин в этом сечении муфты. Наличие концентратора напряжений заданных размеров в ниппеле в этом сечении способствует одновременному или более 60 быстрому развитию в нем усталостных трещин относительно развития усталостных трещин в муфте, являющейся в этом сечении несущим элементом резьбового соединения. 65 Размеры концентраторов напряжений, например глубина, острота и ихпротяженность, определяются расчетным или экспериментальным путем,исходя из условия обеспечения одновременного или более раннего усталостного разрушения индикатора относительно несущих элементов резьбового соединения.Таким образом, выполнение индикатора усталостных повреждений согласно описываемому не уменьшает в целомдолговечность резьбового соединения.Повышение точности контроля за состоянием резьбового соединения обеспечено за счет непосредственноговоздействия фактических динамических нагрузок на индикатор усталостных повреждений, так и на резьбовуючасть соединения.Усталостное разрушение упорноготорца муфты и свободного конца ниппеля по концентраторам напряжений неприводит к внезапной потере работоспособности всего резьбового соединения, поскольку эти элементы соединения не являются несущими.Контроль за состоянием резьбового соединения осуществляется визуальным осмотром внешней поверхностимуфты вблизи ее упорного торца исвободного конца ниппеля на наличиеусталостных повреждений. Контрольниппеля осуществляют без развинчивания резьбового соединения по наличию усталостной трещины на муфтевблизи ее упорного торца, а контрольмуфты - после развинчивания соединения по усталостному повреждению свободного конца ниппеля,В связи с тем, что замковые резьбовые соединения бурильной колонныразрушаются по ниппельной части,контрОль их осуществляется без развинчивания бурильных труб, а разрушение УБТ большого диаметра (свыше178 мм) может происходить как пониппелю, так и по муфте, и их контроль осуществляется с развинчиванием всех резьбовых соединенийУсталостное разрушение муфты вблизи ее упорного торца или свободногоконца ниппеля по концентраторам напряжений индикатора усталостных повреждений свидетельствует о том, чторесурс работоспособности контролируемой детали исчерпан, благодаря чемупредотвращается аварийная ситуацияв скважине.Технико"экономическая эффективность заключается в увеличении скорости проводки скважины за счет сни-:жения аварий, связанных с поломкойрезьбовых соединений бурильных трубот усталостных напряжений.формула изобретенияРезьбовое соединение бурильныхвыруб, .включающее ниппель с муфтой,/3 Тираж 601ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж, Р аэ 1 Подписикомитета СССРи открытийуюская наб., д.%В 4/ Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектна сопрягаете по конической резьбе,и индикатор усталостных поврежденийс концентратором напряжений в виденадрезов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повыщения точностии упрощения контроля за состояниемреэьбового соединения, надрезы вы-полнены во впадинах первых рабочихвитков резьбы муфты и ниппеля соответственно со стороны упорного торцамуфты и свободного конца ниппеля. 10 Источники информациИ,принятые во внимание прн экспертизе1. Щербюк Н.Д. н Якубовский НВ. Резьбовые соедннения труб нефтяного сортамента.и забойных двигателей. М., фНедра", 1974, с. 70. 2. Авторское свидетельство СССРВ 655810, кл. Е 21 В 17/04, 1977