Резьбовое соединение теплонагнетательных труб

о 1 оз советскихОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 66317 19) ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬС К АВТОР Резьбовое соеди тельных труб включае ним уступом 2 в средн резьбовыми участкам лотнительными повер ны уступа и ниппели конической резьбой 6 нительным участком кой 8 под герметиз наружняя поверхнос коническую форму, о уплотнительной повернение тепл т муфту 1 с д ей части, кон и 3 и кониче хностями 4 5 с ответнь и коническ 7 с кольцево ирующий э ть 10 котор тветную ко хности 4. Понагнета- вустороническими скими упсо стороми муфте им уплотй проточлемент 9, ого имеет ическои оточка.8(71) Ивано-франковский институт нефти игаза(54) РЕЗЬБОВ.ОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТЕПЛОНАГНЕТАТЕЛЬНЫХ ТРУБ(57) Изобретение может быть использованодля соединения труб в теплонагнетательных скважинах, Целью изобретения является повышение надежности работырезьбового соединения при термоциклических процессах. Резьбовое соединение содержит муфту(М) с двусторонним уступом всредней части, коническими резьбовымиучастками и коническими уплотнительнымиповерхностями со стороны уступа. Ниппели(Н) соединения имеют ответные М коничеИзобретение относится к бурению и может быть использовано для соединения в теплонагнетательных скважинах,Цель изобретения - повышение надежности в работе при термоциклических процессах,На фиг. 1 схематично представлено резьбовое соединение теплонагнетательных труб, частичный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения торца герметизирующих элементов и взаимодействующего с ними уступа муфты.,1)5 Е 21 В 17/02. 17/042, Р 16 Е. скую резьбу и конический уплотнительный участок с кольцевой проточкой под герметизирующий элемент (ГЭ), которые выполнены на торце Н. Установлен ГЭ с возможностью взаимодействия его торца с уступом М и выполнен из материала со степенью расширения при повышении температуры большей, чем степень расширения материала М и Н. Наружняя поверхность ГЭ имеет коническую форму, ответную конической уплотнительной поверхности М. При этом ГЭ может быть выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которогобольше коэффициента линейного расширения материала М и Н или из материала с памятью формы. Приведены расчетные выражения для определения диаметра наружной конической поверхности ГЭ в расчетной плоскости и для выбора длины кольцевой проточки на Н. Поверхности дву- ( стороннего уступа М и взаимодействующие с ними торцы ГЭ могут быть выполнены в виде части конической поверхности с вершинами конусов, образующих эти поверхности, направленными от средней части М к ее торцам, 4 з.п. ф-лы. 2 ил,выполнена на торце ниппеля 5, а герметизирующий элемент 9 установлен с возможностью взаимодействия его торца 11 с торцом 12 уступа 2 муфты, Герметизирующий элемент выполнен из материала со сте пенью расширения при повышении температуры большей, чем степень расширения материала муфты и ниппеля, Герметизирующий элемент может быть выполнен из материала, коэффициент линейного рас ширения которого больше коэффициента линейного расширения материала муфты и ниппеля, причем диаметр наружной кониче- . ской поверхности 10 герметизирующего элемента 9 в расчетной плоскости выбира ется из следующего выражения:62=621222(61-2221 Ьт Ь, 2 2 + К 2Е 2--- + ---211) +Р 2 1РР 62 Е 12 - Е 2гыа-ЫЛТ Ьн 2 1+К 2Е 2 + -2 Р 1)+Р 2+2Рк Рк 62 Е 1 2 2 22 где д 1 - внутренний диаметр ниппеля, мм;ог - внутренний диаметр герметизирующего элемента, мм; Р 2 - контактное давление на взаимодействующих конических уплотнительных повер хностях герметизирующего элемента и муфты, МПа;а 1 иаг - коэффициенты линейного расширения соответственно герметизирующего элемента и материала муфты и ниппе ля, 1/ОС,ЛТ - перепад температуры, С;Е 1 и Ег - модули упругости соответственно материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппеля, МПа; 40,ы 1 и,иг - коэффициенты поперечной деформации соответственно для материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппеля;Ьч - начальный диаметральный натяг 45 конических уплотнительных поверхностей герметизирующего элемента и муфты, мм. Другой возможный вариант выбора материала для герметизирующего элемента 9 - материал, обладающий памятью формы, Кроме того, поверхности 12 двустороннего уступа 2 муфты 1 и взаимодействующие с ними торцы 11 герметизирующих элементов могут быть выполнены в виде части ко нической поверхности, причем вершины конусов, образующих эти поверхности, направлены от средней части муфты к ее торцам, Длинакольцевой проточки 8 на ниппеле 5 может быть выбрана из следующего выражения; ге Е - длина конического уплотнительного участка 7 ниппеля.Устройство собирают следующим образом.На торце ниппеля 5, на его коническом уплотнительном участке 7 выполняется кольцевая проточка 8, в которую осуществляется посадка герметизирующего элемента 9, Посадка герметизирующего элемента может осуществляться, например при нагреве его до 300-400 С с определенным диаметральным натягом, Затем осуществляется сборка резьбового соединения и спуск его в скважину. При свинчивании резьбового соединения оптимальным крутящим моментом осуществляется плотная посадка конических уплотнительных поверхностей 4 и поверхностей 10 герметизирующего элемента с начальным диаметральным натягом Ьнач . Герметизирующий элемент может быть приготовлен, например, из медьсодержащего или алюминиевого сплавов.При закачке по трубам теплоносителя при повышенных температурах (например, 350-400 С), благодаря .различному значению коэффициентовлинейного расширения материалов герметизирующего элемента и муфты (ниппеля) осуществляется дополнительная герметизация соединения за счет повышения контактных давлений по взаимодействующим поверхностям.Величины увеличения контактного давления зависят от геометрических характеристик соединения, используемого материала и регламентируются выбором определяемого по укаэанной формуле диаметра наружной конической поверхности герметизирующего элемента в его расчетной плоскости, что позволят ограничить контактные давления в пределах, не превышающих предел текучести материала. Аналогичный эффект достигается при использовании для герметизирующего элемента материала, обладающего памятью формы.Применение торцов герметизирующих элементом в виде конических поверхностей улучшает работоспособность соединения, в том числе и за счет повышения его надежности в искривленных стволах,Таким образом, предлагаемое резьбовое соединение позволяет повысить надежность работы колонны при термоциклических процессах, увеличить надежностьгерметизирующих элементов за счет предохранения их поверхностей от задиров при свинчивании,Формула изобретения 5 1. Резьбовое соединение теплонагнетательных труб, включающее муфту с двусторонним уступом в средней части, коническими резьбовыми участками и коническими уплотнительными поверхностями 10 со стороны уступа и ниппели с ответными муфте конической резьбой и коническим уплотнительным участком с кольцевой проточкой под герметизирующий элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения 15 надежности в работе п ри термоциклических процессах, проточка под герметизирующий элемент выполнена на торце ниппеля, а герметизирующий элемент установлен и выполнен из материала со Степенью 20 расширения при повышении температуры большей, чем степень расширения материала муфты и ниппеля, причем наружная поверхность герметизирующего элемента имеет коническую форму, ответную кониче ской уплотнительной поверхности муфты.2, Соединение по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что герметизирующий элемент выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого больше коэф фициента линейного расширения материала муфты и ниппеля, а диаметр дз . наружной конической поверхности герметизирующего элемента в расчетной плоскости выбирается из следующего выражения: 3540где б 1 - внутренний диаметр ниппеля, мм;б 2 - внутренний диаметр герметизиру-.ющего элемента, мм; К = б 1/б 2;Рк - контактное давление на взаимодействующих конических уплотнительных поверхностях герметизирующего элемента и муфты, МПа;а 1 и а 2 - коэффициенты линейного расширения соответственно герметизирующего элемента и материала муфты и ниппеля, 1/ОС;ЛТ - перепад температур, С;Е 1 и Е - модули упругости соответственно материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппеля, МПа;,и 1 и,иг - коэффициенты поперечной деформации соответственно для материала герметизирующего элемента и материала муфты и ниппеля,Ьнач - начальный диаметральный натяг конических уплотнительных поверхностей герметизирующего элемента и муфты, мм;3. Соединение по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющееся тем, чтодлина 1 кольцевой проточки на ниппеле выбирается из следующего выражения:1 = (0,75 - 0,85),где- длина конического уплотнительного участка ниппеля, мм.4. Соединение по пп. 1 и 3, отл ича ющ е е с я тем, что в качестве материала герметизирующего элемента используется материал с памятью формы.5. Соединение по пп, 1 - 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что поверхности двустороннего уступа муфты в ее средней части и взаимодействующие с ними торцы герметизирующих элементов выполнены в виде части конической поверхности, причем вершины конусов, образующих эти поверхности, направлены от средней части муфты к ее торцам,1663174 Составитель В,РодинаРедактор Ю.Середа Техред М. Моргентал Корректор О.Кун Заказ 2245 Тираж 373 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго Гагарина, 101