Способ проектирования замкового конусного резьбового соединения

, СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 21 В 17 04 ЕН О ВИДЕТЕЛЬСТВ У А ВТОРСНОМ КТИРОВАНИЯ ВОГО СОЕДИ относится обретения ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ИЕ ИЗОБР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт буровой техники и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытаний и контроля нефтегазоразве" дочных скважин(56) Авторское свидетельство СССР .У 1035183, кл . Е 21 В 17/042, 1983.Щербюк Н,Д., Газанчан Ю.И. и Мамаева Е.И. Повышение эксплуатационных характеристик и расчет замковых резьбовых соединений бурильных труб и забойных двигателей. - РНТС: Машины и нефтяное оборудование,1980, Ир 3, с. 17-21.(54) СПОСОБ ПРОЕ ЗАМКОВОГО КОНУСНОГО РЕЗЬБО НЕНИЯ (57) Изобретение к буровой технике. Цель из - повьппение надежности работы соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов, Определяют коэффициент внешней нагрузки на изгиб в ниппеле иотношение пределов выносливости ниппеля и муфты. С учетом последних определяют средний диаметр резьбы ниппеля на расстоянии 12 мм от упорного уступа Р р я и средний диаметр резьбы муфты в плоскости ее первого рабочего витка Р р,м по выражениями Р р,п = (0,20,3) Р м+ Р н и Р - соответственно средний диаметр ниппеля и наружной муфты.Ориентировочное значение необходимой конусности резьбовой части замкового соединения КВ определяет ив выреиения: Ки = 1: 1 са: (Р Р н - Р Рм)3 р где Е = 0,620,75. Использование ф способа по сравнению с известным позволяет снизить материальные затраты, связанные с проводкой скважин за счет повышения срока службы колонны буриль ных труб и сокращения поломок их в скважине. 3 ил., 1 табл.(5) Ом Изобретение относится к буровой технике, а именно к замковым резьбовым соединениям бурильной колонны.Цель изобретения - повышение надежности работы замкового конусного резьбового соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов.На фиг.1 показано проектируемое О замковое конусное резьбовое соединение, частичный разрез; на Фиг. 2 - результаты усталостных испытаний УБТс резьбами 3 47 иЧ 140; на ; Фиг.З - результаты усталостных испытаний УБТс резьбами 3-171 и 3-147,Способ проектирования замковогоконусного резьбового соединения,сос-тоящего иэ ниппеля 1 с внутренним , диаметром П и средним диаметромрезьбы 0 Р , муфты 2 с внешним диаметром 0 и средним диаметром резь-бы Р , осуществляют следующим об разом.25Одно из условий определения поло; жения проектируемой резьбы относительно заданных значений Э и Э:- определяется коэффициентом внешней нагрузки ниппеля на изгиб и вычисляется из выражения где.1 и 1 - моменты инерции нипк мпеля и муфты, определяемые в плоскости1-1 (см,фиг.1) нарасстоянии 12 мм отупорных поверхностей: 40 314 Ф феее ф (Д е Э )И32 Р" Стендовыми испытаниями на усталость определялось такое .значение КмВ . при котором предел выносливости замкового соединения, в случае излома по ниппелю, имел бы наибольшее значе" 50 ние. Исходя из этого условия, получе-но - К н = О,З - 0,2.В зависимости от конструктивныхособенностей замкового соединения усталостные разрушения могут происхо,55 дить в плоскости 11-11 муфты (см. фиг.1). Максимальное сопротивление усталости всего замкового соединения обеспечиваетея при условии, что предел выносливости муфты в плоскости 11 11 ранен пределу выносливости замкового соединения в плоскости 1-1 при усталостных разрушениях по ниппелю. Это условие можно записать в следующем виде:(3)с мгде М , М Р - пределы выносливостиРсоответственно соединения и муфты по расчетным плоскостям.Выражая предельные изгибающие моменты через напряжения, ползучим игходкое равенство, определяющее оптимальные геометрические размеры муфты в расчетной плоскости:(4)с мгде ьо , - пределы выносливостизамкового соединенияи муфты в плоскостях1-Т и П-П;У Чм - осев,е моменты сопротивления замковогосоединения и муфты втех же плоскостях. На основе широкого комплекса натурных стендовых испытаний на усталость замковых резьбовых соединений диаметрами от 80 - 203 мм находят постоянное соотношение пределов выносливости по расчетным плоскостям для равнопрочных соединений6 ., / 6 м, = 0,85 - 0,95. (6) Исходя из вышеизложенного, дляосуществления данного способа проектирования резьбового соединения приопределении среднего диаметра резьбы ниппеляна расстоянии 12 мм отукорного уступа 3 (на фнг. 1, плоскость 1-1) используются эксперименИЗгтально полученное значение К= 0,3 - 0,2 и формулы (1) и (2), апри определении среднего диаметрарезьбы муфты 2 в плоскости первогоее рабочего витка (см.фиг.1, плос-,кость 11-11) экспериментально полученную зависимость 6.1/ ", = 0,85 -0,95 и формулы (4) и (5),(а) где ЭР , Л Рм - соответственносредние диаметрырезьбы ниппеляв плоскости на расстоянии 12 мм отупорного уступаи муфты в плоскос 15ти первого рабочего витка, мм;Эм, Э я - соответственно наРужный диаметрмуфты и внутреннийдиаметр ниппеля,мм.Ориентировочное значение необходи" мой конусности. резьбовой части замко" вого соединения К определяется понайденным значениям Э Р.н и ЭР м из выражения При использовании данного способа проектирования резьбового конусного соединения обеспечивается снижение 10 материальных затрат, связанных с проводкой скважин, за счет повышения срока службы колонны бурильных труб и сокращения поломок их в скважинеФормула свК= 1;РР,н- РР(9) где Е= 0,62 - 0,15, Р р, - ра"циональная длина свинчивания замковых резьбовых соединений (2).На основе определенных значений1 р.н11 Р.м и К при заданных значениях Л м и Эн находится. ближайшее З 5стандартное резьбовое соединение илипроектируется новое,В качестве примера в представленной таблице приведены Фактические,расчетные и рекомендуемые значенияосновных геометрических параметровУБТ щ 178, Рм = 178 мм, Э= 80 мм иУБТ = 203 э Рм = 203 мм, Л н = 80 мм,Приведенные на фиг.2 и 3 результатыусталостных испытаний этих соединений показали повышение предела выносливости по сравнению со стандартными Р.м де 1 и и 1 Расчетные значения имеют ви 894замковыми соединениями УБТ=178 и УБТ=203 на 43 - 457,. При этом долговечность таких соединений повышается в несколько раз. изобретения Способ проектирования замкового конусного резьбового соединения,включающий определение среднего диаметра резьбы ниппеля на расстоянии 12 мм от упорного уступа, определение среднего диаметра резьбы муфты в плоскости ее первого рабочего витка и определение конусности соединения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы соединения за счет увеличения сопротивления усталости его элементов,оп,ределяют коэффициент внешней нагрузки на изгиб в ниппеле и отношение пределов выносливости ниппеля и муфты, после чего с учетом последних определяют средние диаметры резьб ниппеля и муфты по следующим зависимостям: 14 Э Р м - соответственносредний диаметррезьбы ниппеля и муф"ты ммесоответственно внуренний диаметр ниппеля и наружный муфты, мм.437489 Параметры УБТ=178 УБТ=203 Факти- Расчетные Рекомендуемые ческие дуемые ческие 3-1 47 3-140 3-171 140,7 121 - 132 130,9 164,9 125,2 972-116,7 105,4 148,8 130-143 105,5-30,4 125,2 14 16 1:4 1:6 1:6 1;6 ИЗг1 н 0,42 0,2-0,3 0,29 0,2-0,3 0,23 41 56 Тип резьбы Р мм 0 ,мм Факти- Расчетные Рекомен 3-147 40,71437489 г7 ИЧклс фиюмl Ф)Оф 0,7 0,2 0) епь В.Родика .Сердюкова Корректор И.Иаксимишинец оставит ор М.Бандура Хр одписно ета СССтий 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгор Проек Заказ 5865/30 ВНИИПИ по д 113035, Х