Фоанцевое соединение трубных элементов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИС ГИЧЕ СКИРЕСПУБЛИК(. 23/02, Г 04 10 5. 5д г цг,САНИЕ ИЗОБРЕТ АВТО РСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Использование: в нефтедобывающей промышленности, в частности в установках для эксплуатации скважин, преимущественно скважинных электронасосах, Сущность изобретения: соединение содержит фланцы (Ф) 1, 2, расположен н ые на кон цах трубчатых элементов и соединенные между собой. через упругую прокладку 12 посредством резьбовых элементов 10 с головкой и резьбовым участком, размещенным в резьбовом отверстии крепежного элемента, и полую составную обойму, охватывающую Ф 1. 2 и включающую цилиндрический корпус с кольцевыми заплечиками и дополнительные упругие прокладки 13. Кольцевые заплечики выполнены с диаметром отверстий меньшим, чем диаметр окружности, описанной вокруг головок резьбовых элементов 10, Между одним из Ф 1 и соответствующим заплечиком установлен нажимной элемент. взаимодействующий с одной стороны с ответной поверхностью самого Ф 1 и/или ответн ыми поверхностями резьбовых элементов иили крепежных элементов. а с другой стороны с ответной поверхностью кольцевого заплечика. 4 з.п. ф-лы, 6 ил,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Нефтегазодобывающее управление "Приобьнефть" Производственного обьединения "Нижневартовск нефтегаз" (72) Я,П,Ковальчук, Н,Ф,Любимов, Н,В.Горячих, В,Л,Бялик, В.И.Иванов, Д.И,Фозекош, В,И.Мини, М.П,Мартынов и О.Д.Еремкин (56) 1.Орлов П.И. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1977, т. 1, с. 442-452.2.Орлов П,И, Основы конструирования. М,: Машиностроение, 1977, т, 3, с. 142-144,З,Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи газа и нефти, М.: Недра, 1984, с. 244-252.4,Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении УЭЦНМ и УЭЦНМК. Руководство по эксплуатации, Минхиммаш, НПО "Борец", ОКБ БН.5.Насосы погружные центробежные мо- . дульные ЭЦНМ и ЭЦНМК. Технические условия ТУ 26-06-1485-87.6.Авторское свидетельство СССР М 79948, кл. Г 16 1 23/02. 1948. 50 , 177411510 15 20 25 30 35 40 50 Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации скважин,Известны фланцевые соединения (1,2, включающие фланцы, крепежные и стопорящие детали, уплотняющие упругие кольца или манжеты,Недостатками известных конструкций являются самоотвинчивание и усталостное разрушение, подверженность релаксации крепежных деталей, что является причиной снижения надежности при воздействии жестких нагрузок. включающих продолжительную и интенсивную вибрацию.Известны конструкции фланцевых соединений узлов установок электроцентробекных насосов(УЭЦН) 3,4,5), содержащие фланцы, крепежные и стопорящие детали, прокладки между плоскостями фланцев, упругие уплотнительные кольца.Недостатком этих конструкций является низкая надежность фланцевых соединений узлов при эксплуатации УЗЦН в наклонных скважинах в корозионно-активнои среде при интенсивнсйвибрации корпусных деталей, В этих условиях происходит частое расчленение УЗЦН по фланцам, усталостное и коррозионное разрушение крепежных деталей. Устранение этих последствий сопряжено с выполнением дорогостоящих ремонтов, включающих ловильные и фрезерные работы, перевод скважин на эксплуатацию вышерасполокенных пластов, забуривание обходных стволов, перевод скважины на пониженную добычу жидкости,Известно соединение труб (б), содержащее фланцы, крепежные болты, упругие прокладки на стыке фланцев, полукольца, охватывающие наружную цилиндрическую поверхность фланцев, дополнительную прокладку между полукольцами и фланцами,Недостатком известной конструкции является низкая надежность болтовых соединений фланцевого стыка (самоотвинчивание),Целью изобретения является повышение надежности фланцевых соединений при работе в наклонных скважинах при воздействии вибрации в коррозионно-активной среде, предотвращение самоотвинчивания резьбовых элементов и упрощение монтажа,Цель достигается тем, что предлагаемое соединение включает составную обойму, охватываюшую и сжимающую фланцы и их крепеж, который состоит из полуколец с резьбовыми отверстиями для завинчивания в них болтов, головки которых фиксируются магнитными накладными стопорами, взаимодействующими с полукольцами, которые прижаты головками болтов, причем между фланцами и на их внешних плоскостях установлены упругие вибропоглощающие прокладки, а свободные полости внутри обоймы заполняются антикоррозионным составом,Гри этом размеры и конфигурация обоймы выбраны таким образом, что внешние боковые поверхности составляющих ее частей, соприкасаясь в раскрепленном состоянии с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны, препятствуют выходу фланцев из зацепления с внутренними торцовыми поверхностями этих частей.На фиг. 1 показано фланцевое соединеггие трубных элементов в комплекте (сечение Л-А на фиг, 2); на фиг, 2 - сечение Б-Б на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 5 показан вариант применения составной обоймы для страховки стандартного фланцевого стыка; на фиг, б - схема взаимодействия с эксплуатационной колонной частей составной обоймы и рассоединившихся между собой частей УЭЦН,Устройство состоит из верхнего фланца 1, нижнего фланца 2, полуобоймы 3, ответной полуобоймы 4 с канавкой 5 для кабеля б, болтов 7, стягивающих полуобойм 3 и 4, упругих шайб 8, полуколец 9 с резьбовыми отверстиями для заворачивания болтов 10, нажимных элементов 11, выполненных, например, в виде двух полуколец, упругих прокладок 12 и 13, нажимных полуколец 14 с отверстиями для болтов 10, стопоров 15, например, из магнитного материала, Соединсние в сборе расположено в эксплуатационнои колонне 16,Устройство может использоваться в двух режимах,Режим комплексной защиты фланцевого стыка (основной). Полуобоймы 3 и 4, стягиваемые болтами 7, нажимают своигли внутреннигли поверхностями Д и Е соответственно на сопрягаемые детали 9 и 11, служащие для сжатия фланцев 1 и 2, упругих прокладок 12 и 13. Таким образом, болты 10 разгружаются за счет передачи части растягивающего усилия на стенки полуобойм 3 и 4. Подбором соответствующего угла и наклона поверхности Д достигается нужная степень разгрузки крепежных болтов 10, что позволяет существенно повысить допустимое число циклов знакопеременных или пульсирующих нагрузок, действующих на болты 10 и другие соединительные элементы. Полукольца 9 имеют несколько резьбовых отверстий, в каждое из которых завернут болт 10. Самоотворот болтов 10предотвращается установкой между головками болтов формоэапирающих магнитных стопоров 15."Плавающая" система взаимосвязанных деталей: полуколец 9, болтов 10 и нажимных полуколец 14., сопрягаемая с полуобоймами 3 и 4, может перемещаться в осевом направлении относительно фланцев 1 и 2 за счет упругих деформаций прокладок12 и 13, обеспечивающих силовое замыка ние цепи между головками болтов 10 и полукольцами 9, Это позволяет уменьшитьперекос нагрузок в крепежных болтах 10, в том числе возникающих при неравномерной затяжке болтов в процессе монтажа и при работе погружного агрегата на искривленных участках эксплуатационной колонны, при поперечной вибрации корпусов узлов. Пустоты между деталями 3, 4, 9, 10, 11 и 15 заполняются антикоррозионным составом при монтаже, что предохраняет ответственные крепежные детали 9 и 10 от коррозионного разрушения, Для удержания антикоррозионного состава внутри полости обоймы применяется вязкоупругий состав, например один из распространенных ингибиторов коррозии - загущенный полиакриламид,Таким образом, взаимодействием составной обоймы 3, 4 с нажимными элементами 11. болтами 10, упругими прокладками 12 и 13, полукольцами 9 и 14 и стопорами 15, а также заполнением зазоров между деталями антикоррозионным составом достигается комплексная защита узлов погружного агрегата от интенсивного вибрационного износа подшипников и валов, усталостного и коррозионного разрушения крепежных деталей и их самоотвинчивание, снижаются требования к равномерности затяжки болтов и искривленности эксплуатационной колонны, повышаемся срок службы крепежа фланцевых соединений, работающих в агрессивной среде, наиболее экономичным путем - локальной ингибиторной защитой, упрощается стопорение крепежных деталей и сокращается время, затраченное на установку и фиксацию формозапирающих поверхностей стопоров, повышается надежность стопорения,Реким страховки фланцевого соединения (вспомогательный),Детали 9, 10, 11, 13 и 14 не используются, вместо них устанавливаются обычные крепежные детали 17, 18, 19 и полуобоймы 3 и 4, стягиваемые болтами 7. В этом варианте составная обойма выполняет сваю страховочную функцию как в скрепленном, так и в полностью раскрепленном состоянии. Раскрепленные фланцы 1 и 2 не могут 20 25 3035 405055 выйти из зацепления с частями составной обоймы 3 и 4, так как увеличение зазора а между ними ограничивается их упором в стенки эксплуатационной колонны 16. При этом должно соблюдаться условиеаРэв- Ро,где Рэв - наибольший внутренний диаметр эксплуатационной колонны;Оо - расчетный диаметр составной обоймы (в сборе);а - наибольший допустимый зазор между раскрепленными обоймами при их упоре в стенки эксплуатационной колонны,Формула изобретения 1. Фланцевое соединение трубных элементов, преимущественно скважинных электронасосов, содержащее фланцы, расположенные на концах трубных элементов и соединенные между собой через упругую прокладку посредством резьбовых элементов с головкой и резьбовым участком, размещенным в резьбовом отверстии крепежного элемента, и полую составную обойму, охватывающую фланцы и включающую цилиндрический корпус с кольцевыми заплечиками и дополнительные упругие прокладки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности при работе в наклонных скважинах при воздействии вибрации, кольцевые заплечики выполнены с диаметром отверстий меньшим, чем диаметр окружности, описанной вокруг головок резьбовых элементов, а между по крайней мере одним из фланцев и сответствующим эаплечиком установлен нажимной элемент, взаимодействующий с одной стороны с ответной поверхностью самого фланца и/или ответными поверхностями резьбовых элементов и/или крепежных элементов, а с другой стороны - с ответной поверхностью кольцевого заплечика.2, Соединение по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью предотвращения самоотвинчивания резьбовых элементов, нажимной элемент со стороны расположения их резьбовых участков выполнен в виде составного кольца, а резьбовые отверстия выполнены в последнем, а между головками резьбовых элементов расположены стопорные элементы.3. Соединение по пп.1 и 2, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения монтажа, стопорные элементы выполнены накладными из магнитного материала.4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительные упругие прокладки расположены между фланцем и соответствующим нажимным элементом.б,устройствопоп.1, отл ила о щеос я тем, что, с целью повышения надежности при эксплуатации в коррозионно-активной среде, полость составной обоймы заполнена наполнителем, например ингибиторомкоррозии.1774115 актор С.Кулакова Палий иэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 каэ 3915 . ВНИИПИ Гасу оставитель Я,Ковальчук хред М.Моргентал Корр Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5