Защитное средство для резьбового соединения труб

Защитное средство для резьбового соединения труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к защитному средству, предназначенному для защиты трубного резьбового соединения и, в частности, для защиты трубного резьбового соединения, которое используется для соединения трубчатых изделий нефтепромыслового сортамента, до использования этого соединения. Защитное средство, соответствующее настоящему изобретению, используется для защиты трубного резьбового соединения, которое предварительно смазано путем нанесения твердого смазывающего покрытия, в результате чего не требуется нанесения на месте вязкой жидкой смазки на резьбовое соединение перед его использованием при сборке трубчатых изделий нефтепромыслового сортамента.

Уровень техники

Трубчатые изделия нефтепромыслового сортамента, такие как лифтовая колонна или обсадная колонна, используемые при добыче сырой нефти или сжиженного нефтяного газа, соединяют при помощи трубных резьбовых соединений. Типичное трубное резьбовое соединение, используемое для соединения трубчатых изделий нефтепромыслового сортамента, имеет конструкцию "ниппель-муфта". Ниппель - компонент соединения, имеющий внешнюю резьбу, и муфта - компонент соединения, имеющий внутреннюю резьбу. Как правило, ниппель выполняется на конце стальной трубы, используемой в качестве трубчатого изделия нефтепромыслового сортамента, а муфта выполняется на внутренней периферийной поверхности соединительной муфты, которая представляет собой отдельный элемент. В высококачественном резьбовом соединении, которое обладает превосходной газонепроницаемостью, на конце внешней резьбы ниппеля и у основания внутренней резьбы в муфте создана металлическая контактная область без резьбы. Превосходную газонепроницаемость обеспечивают путем вставки одного конца трубчатого изделия нефтепромыслового сортамента в соединительную муфту, сопряжения внешней резьбы и внутренней резьбы с последующим приведением в контакт друг с другом металлических контактных областей без резьбы с получением уплотнения "металл-металл".

На Фиг.1 схематично показана конструкция типичного резьбового соединения в сборе и стальная труба, используемая для трубчатого изделия нефтепромыслового сортамента, и резьбовое соединение во время перевозки. Ниппель 1, имеющий резьбовую область 3а с внешней резьбой, выполнен на внешней периферийной поверхности обоих концов стальной трубы А, а муфта 2, имеющая резьбовую область 3b с внутренней резьбой на его внутренней периферийной поверхности, выполнена с обеих сторон соединительной муфты В. Муфта В предварительно соединена с одним концом стальной трубы А. Таким образом, трубное резьбовое соединение муфтового типа обычно перевозят в состоянии, когда соединительная муфта присоединена к стальной трубе.

Хотя на чертеже это не показано, перед перевозкой на ниппель стальной трубы А и в муфте соединительной муфты В на тех сторонах, которые не используются для соединения трубы и муфты, устанавливают защитное средство, чтобы защитить резьбовое соединение (ниппель или муфту) от ржавления, повреждений, попадания инородного материала и т.п. Эти защитные средства перед использованием снимают.

Как правило, защитное средство представляет собой короткий трубчатый элемент, который закрыт с одного конца и открыт с другого. Обычно он состоит из синтетической смолы или синтетической смолы, армированной металлом, и установлен на резьбовое соединение таким образом, что его открытый конец обращен вперед. Однако также существуют защитные средства, открытые с обоих концов. Защитное средство для ниппеля имеет внутреннюю резьбу на его внутренней периферийной поверхности для сопряжения с внешней резьбой ниппеля, а защитное средство для муфты имеет внешнюю резьбу на его внешней периферийной поверхности для сопряжения с внутренней резьбой муфты. Защитное средство прикрепляют к резьбовому соединению путем сопряжения по резьбе. При этом необходимо адекватным образом выполнять затягивание до тех пор, пока не возникнет такое взаимодействие между резьбовыми областями защитного средства и резьбового соединения, чтобы защитное средство не выпало даже при воздействии на него удара во время транспортировки или манипуляций после доставки. Защитное средство, включая его резьбовую область, обычно создают путем литья под давлением, и, соответственно, его резьбовая область состоит из синтетической смолы.

Во время сборки трубчатых изделий нефтепромыслового сортамента, в полевых условиях (на месте) на контактные поверхности резьбового соединения (резьбовые области и металлические контактные области без резьбы ниппеля и муфты) наносят вязкую жидкую смазку, содержащую порошок тяжелого металла и называемую "компаундом" или "пастой", чтобы повысить стойкость к истиранию и газонепроницаемость соединения. Такой компаунд рекомендован в документе BUL 5F2 стандартов Американского нефтяного института)(АМИ). Состав также обеспечивает защиту от коррозии, предотвращая ржавление контактных поверхностей, на которые он наносится.

При установке защитного средства на ниппель или муфту резьбового соединения используется компаунд или другая консистентная смазка (например, смазка, "зеленая паста"), которая не содержит порошка тяжелого металла). Зазоры между резьбовым соединением и защитным средством могут быть заполнены консистентной смазкой. В результате, даже если защитное средство не снабжено механизмом уплотнения, контактные поверхности резьбового соединения изолируются от внешней среды, и нанесенная смазка выполняет функции предотвращения ржавления и предотвращения попадания инородного материала.

Однако в последние годы во всем мире становилось более строгим законодательство по охране окружающей среды, и существует потребность в трубном резьбовом соединении, которое может быть собрано без использования компаунда, содержащего большое количество порошка тяжелого металла, оказывающего неблагоприятное воздействие на людей или живых существ, и которое не требует какого-либо смазывания на месте для повышения эффективности работы.

Характерным примером такого трубного резьбового соединения является предложенное в указанном ниже патентном документе 1, в котором контактные поверхности ниппеля и/или муфты покрыты твердым смазывающим покрытием, содержащим смазывающий порошок (такой как дисульфид молибдена или графит), распределенным в синтетической смоле.

В указанном ниже патентном документе 2 описано трубное резьбовое соединение, в котором контактная поверхность, по меньшей мере, ниппеля или муфты покрыта двухслойным покрытием, состоящим из вязкого жидкого или полутвердого смазывающего покрытия и расположенного сверху него сухого твердого покрытия. Сухое твердое покрытие создано из термореактивной синтетической смолы, такой как акриловая смола или смола, отверждаемая под воздействием ультрафиолетового излучения.

В указанном ниже патентном документе 3 описано трубное резьбовое соединение, в котором на резьбовых поверхностях ниппеля и муфты создано тонкое, нелипкое смазывающее покрытие, содержащее смазывающий порошок, распределенный в твердой матрице, обладающей пластическими или вязкими реологическими свойствами (текучестью). В предпочтительном случае матрица имеет температуру плавления в диапазоне 80-320°С и создана путем напыления в расплавленном состоянии (напыления расплава), газопламенного нанесения с использованием порошка, либо путем напыления с использованием водной эмульсии.

В указанном ниже патентном документе 4 описано трубное резьбовое соединение, в котором на контактной поверхности, по меньшей мере, ниппеля или муфты создано двухслойное покрытие, состоящее из твердого смазывающего покрытия, содержащего смазывающий порошок и связку, и расположенного сверху него твердого покрытия, защищающего от коррозии, которое не содержит твердых частиц.

Защитное средство, которое должно быть установлено на трубном резьбовом соединении, имеющем смазывающее покрытие и, в частности, твердое смазывающее покрытие, и собираемом без нанесения компаунда, в предпочтительном случае также устанавливают на ниппель или муфту без нанесения консистентной смазки. В этом случае, так как уплотнение не обеспечивается за счет консистентной смазки, необходимо придать уплотняющие свойства защитному средству. С этой целью в данной области техники предлагались разные варианты.

Например, в указанном ниже патентном документе 5 описано защитное средство для трубного резьбового соединения, в котором, чтобы обеспечить герметичность, поблизости, по меньшей мере, от одного края поверхности защитного средства, который расположен напротив ниппеля или муфты, создана уплотняющая область при помощи кольцевого упругого тела, образующего выступ.

В указанном ниже патентном документе 6 предлагается защитное средство для ниппеля, снабженное уплотнительным элементом, который закрывает открытый конец тела защитного средства и выступает внутрь открытого конца. В абзаце 0021 этого патентного документа указано, что с целью снижения до минимума воздействия на покрытие, созданное на резьбовых областях резьбового соединения, защитное средство выполнено таким образом, чтобы оно входило в сопряжение только с той частью резьбы в резьбовой области ниппеля, которая находится вдали от переднего конца ниппеля.

В указанном ниже патентном документе 7 сказано, что высота резьбы защитного средства для муфты сделана больше высоты резьбы муфты, а высота резьбы защитного средства для ниппеля сделана меньше высоты резьбы ниппеля.

Патентный документ 1: JP H09-72467 A

Патентный документ 2: WO 2006/104251

Патентный документ 3: WO 2007/042231

Патентный документ 4: WO 2006/75774

Патентный документ 5: JP 2003-240188 A

Патентный документ 6: WO 2005/024282

Патентный документ 7: US 2005/0242587

Сущность изобретения

Что касается трубного резьбового соединения, в котором контактные поверхности ниппеля и/или муфты покрыты твердым смазывающим покрытием и которое выполнено таким образом, что его собирают без использования консистентной смазки, то в случае, если защитное средство устанавливают без нанесения консистентной смазки, затем защитное средство снимают, и контактные поверхности трубного резьбового соединения проверяют. В результате было обнаружено, что часто происходит следующее. Твердое смазывающее покрытие в резьбовой области резьбового соединения отслаивается от резьбы, которая сопряжена с резьбой защитного средства, и открывается основной металл. Это отслаивание твердого смазывающего покрытия, в частности, имеет место на вершине резьбы в резьбовой области резьбового соединения, в то время как твердое смазывающее покрытие остается практически неповрежденным (целостным) во впадине резьбы.

Если твердое смазывающее покрытие, которым покрыта резьбовая область трубного резьбового соединения, частично отслаивается из-за установки защитного средства, то во время сборки трубного резьбового соединения не обеспечиваются достаточные смазывающие свойства, и легко может возникнуть истирание. Вероятность истирания особенно сильно повышается, когда твердое смазывающее покрытие создано только на ниппеле или на муфте.

Твердое смазывающее покрытие также препятствует коррозии или защите от коррозии, поэтому в части резьбы, которая потеряла твердое смазывающее покрытие, легко происходит ржавление. Даже в собранном состоянии, резьбовое соединение не полностью изолировано от окружающего воздуха, и между нерабочими сторонами внешней резьбы и внутренней резьбы сопряженных резьбовых областей ниппеля и муфты существует зазор. В результате отсутствует защита от ржавления, если смазывающее покрытие отслаивается таким образом, что открывается основной металл. Если ржавчина появляется в резьбовых областях резьбового соединения в собранном состоянии, когда трубчатые изделия нефтепромыслового сортамента поднимают с целью проверки или тому подобного, ржавчина может препятствовать развинчиванию (ослаблению) резьбового соединения и вызвать истирание при последующей повторной сборке соединения.

Кроме того, когда покрытие, наносимое на резьбовое соединение, представляет собой твердое покрытие, обеспечивающее защиту от коррозии, ржавление легко происходит, если это покрытие отслаивается от резьбовой области из-за взаимодействия с защитным средством.

В дополнение к этому, место, где твердое смазывающее покрытие или твердое покрытие, обеспечивающее защиту от коррозии, отслоилось, и открылся основной металл, легко можно отличить невооруженным глазом от зоны, где остается целостное покрытие. Следовательно, отслаивание покрытия заметно при снятии защитного средства, и это заставляет пользователя беспокоиться о качестве.

Целью настоящего изобретения является создание защитного средства для защиты ниппеля или муфты резьбового соединения, в котором, по меньшей мере, ниппель или муфта обработаны с целью смазывания путем формирования твердого смазывающего покрытия, и соединение собрано без нанесения смазки на месте и, в частности, вязкой жидкой связки, такой как компаунд, при этом повреждение твердого смазывающего покрытия резьбового соединения, вызванное установкой защитного средства, снижают до минимума без существенного уменьшения стойкости к истиранию и коррозионной стойкости резьбового соединения.

Авторами настоящего изобретения обнаружено, что толщина твердого смазывающего покрытия, покрывающего резьбовую область трубного резьбового соединения, не является одинаковой в сечении резьбы плоскостью, проходящей через продольную ось соединения. Твердое смазывающее покрытие, как правило, создают путем нанесения жидкого состава покрытия на поверхность резьбового соединения с последующим затвердеванием или отверждением покрытия в результате сушки, нагрева, охлаждения, облучения ультрафиолетовым излучением или тому подобного. Таким образом, как схематично показано на Фиг.2, толщина твердого смазывающего покрытия, созданного на резьбовой области, меняется в осевом направлении, т.е. оно является толстым в центре 51а вершины 51 резьбы и становится тоньше в направлении к обоим краям вершины, и толщина покрытия становится чрезвычайно малой на углах 51b вершины 51 резьбы. Предполагается, что причиной такого распределения толщины покрытия является то, что жидкому составу покрытия трудно сцепиться за счет адгезии с углами, и во время отверждения покрытия часто происходит его усадка. На углах вершины резьбы иногда делают фаску, но даже при наличии фаски толщина твердого смазывающего покрытия (15, 35) становится наименьшей на углах 51b с обеих сторон вершины 51 резьбы. Во впадине 52 резьбы, где жидкость накапливается, толщина покрытия является наибольшей в углах, но при этом имеет место меньшая вариация в толщине покрытия в осевом направлении по сравнению с той, которая наблюдается на вершине 51. На этом чертеже показана нерабочая сторона 51 и рабочая сторона 54 профиля резьбы.

Предполагается, что причинами, по которым твердое смазывающее покрытие легко отслаивается от резьбовой области трубного резьбового соединения, и, в частности, на вершине резьбы, во время установки защитного средства, являются следующие: твердое смазывающее покрытие является чрезвычайно тонким на углах вершины резьбы, и из-за контакта с резьбовой областью защитного средства твердое смазывающее покрытие сначала отслаивается на углу вершины резьбы, а затем, в результате взаимодействия с резьбой защитного средства, твердое смазывающее покрытие отслаивается на всей вершине резьбы.

Было обнаружено, что отслаивание твердого смазывающего покрытия на резьбовой области трубного резьбового соединения, вызванное установкой защитного средства, предотвращается, а стойкость трубного резьбового соединения к истиранию после снятия защитного средства заметно повышается, если выполнить форму резьбы защитного средства такой, чтобы избежать контакта с вершинами резьбы в резьбовой области трубного резьбового соединения и чтобы контакт, главным образом, возникал с впадинами резьбы в резьбовой области трубного резьбового соединения.

Настоящее изобретение относится к защитному средству для трубного резьбового соединения, предназначенному для защиты ниппеля или муфты трубного резьбового соединения, в котором поверхность, по меньшей мере, резьбовой области покрыта твердым смазывающим покрытием. Это защитное средство содержит трубчатый элемент, имеющий резьбовую область на его внутренней или внешней поверхности, зацепляемую с, по меньшей мере, частью полной резьбы резьбовой области ниппеля или муфты.

Трубчатый элемент, образующий защитное средство, может относиться к типу, в котором торцевая поверхность на ближней стороне, обращенная во внешнюю среду при установке защитного средства на муфту или ниппель (задняя сторона, если смотреть в направлении навинчивания), закрыта, либо к типу, в котором эта сторона открыта. Закрытое защитное средство может относиться к типу, в котором закрывание выполняют при помощи крышки, которую можно снимать, в результате чего, даже если защитное средство не снято, снятие крышки позволяет осмотреть внутреннее пространство трубчатого элемента в форме ниппеля или муфты или проверить смещение.

Защитное средство предпочтительно имеет уплотняющую область, которая формирует уплотнение на вершине (переднем конце) защитного средства и на вершине ниппеля или муфты, когда защитное средство устанавливают путем сопряжения по резьбе на ниппель или муфту, которые должны быть защищены этим средством.

Защитное средство для трубного резьбового соединения, соответствующее настоящему изобретению, отличается тем, что высота Н1 резьбы в резьбовой области защитного средства и высота Н2 полной резьбы ниппеля или муфты, которые должны быть защищены, удовлетворяют условию Н1>Н2, и разность между Н1 и Н2 превышает имеющуюся на вершине резьбы максимальную толщину твердого смазывающего покрытия, покрывающего резьбовую область ниппеля или муфты, которые должно защитить защитное средство.

Как показано на Фиг.2, с использованием на вершине резьбы максимальная толщина t твердого смазывающего покрытия обычно представляет собой толщину этого покрытия в центре вершины резьбы, если смотреть в осевом направлении. Если резьбовые области резьбового соединения (ниппеля или муфты) и защитного средства имеют коническую резьбу, и высота витков изменяется в осевом направлении соединения, Н1 и Н2 представляют собой высоту витка в центре резьбы, если смотреть в осевом направлении.

Особенности предпочтительных вариантов защитного средства для трубного резьбового соединения, соответствующего настоящему изобретению, включают следующее:

резьбовая область защитного средства имеет 3-5 витков в ее осевом сечении;

резьбовая область защитного средства расположена на поверхности защитного средства напротив полной резьбы ниппеля или муфты в месте, максимально близком к заднему концу защитного средства;

разность между Н1 и Н2 находится в диапазоне 10-1000 мкм;

ширина резьбы в резьбовой области защитного средства составляет 0,5-0,75 от ширины полной резьбы в резьбовой области ниппеля или муфты, которые необходимо защитить;

рабочая сторона резьбы в резьбовой области защитного средства расположена, по существу, вертикально (угол рабочей стороны находится в диапазоне от -2° до +2°);

угол α рабочей стороны профиля полной резьбы в резьбовой области ниппеля или муфты является отрицательным, а угол β рабочей стороны профиля резьбы в резьбовой области защитного средства, по существу, равен или меньше α.

В данном случае "задний конец" защитного средства означает конец защитного средства на задней стороне, если смотреть в направлении навинчивания защитного средства. "Передний конец" означает конец защитного средства на передней стороне, если смотреть в направлении навинчивания защитного средства.

Защитное средство для трубного резьбового соединения, соответствующее настоящему изобретению, в предпочтительном варианте представляет собой защитное средство для защиты трубного резьбового соединения, имеющего буртики, препятствующие повороту, которые контактируют друг с другом, когда ниппель и муфта соединены. Эти буртики в предпочтительном варианте имеют наклонные поверхности, которые наклонены под одним и тем же углом относительно плоскости, перпендикулярной оси трубы, при этом буртик на конце ниппеля наклонен назад, в направлении от внешней стороны трубы к ее центру.

Если защитное средство предназначено для защиты муфты, имеющей описанный выше буртик, то торцевая поверхность, расположенная на переднем конце защитного средства, предпочтительно представляет собой наклонную поверхность, угол наклона которой равен углу наклона буртика ниппеля. Эту наклонную поверхность защитного средства можно приводить в тесный контакт с наклонной поверхностью буртика муфты, что позволяет создать первую уплотняющую область у основания муфты.

Если защитное средство предназначено для защиты ниппеля, имеющего описанный выше буртик, то защитное средство предпочтительно имеет наклонную поверхность на внутренней поверхности у своего заднего конца, угол наклона которой равен углу наклона буртика на вершине ниппеля, и которая может примыкать к концу ниппеля. Эту наклонную поверхность можно приводить в тесный контакт с наклонной поверхностью буртика ниппеля, что позволяет создать первую уплотняющую область.

Защитное средство для трубного резьбового соединения, соответствующее настоящему изобретению, в предпочтительном варианте имеет вторую уплотняющую область, расположенную на противоположном конце относительно первой уплотняющей области, если смотреть в осевом направлении резьбового соединения.

При использовании защитного средства для защиты муфты, оно предпочтительно имеет вторую уплотняющую область, расположенную на внешней поверхности поблизости от заднего конца этого средства, которая примыкает к вершине муфты и создает уплотнение, когда защитное средство установлено на муфту. Эта вторая уплотняющая область может быть образована упругим уплотнительным кольцом, которое установлено на внешней поверхности защитного средства.

При использовании защитного средства для защиты ниппеля, оно предпочтительно имеет упругое уплотнительное кольцо, расположенное на переднем открытом конце этого средства, которое приходит в тесный контакт с внешней периферийной поверхностью ниппеля, когда резьба защитного средства зацепляется с резьбой ниппеля, и образует вторую уплотняющую область.

Защитное средство для трубного резьбового соединения, соответствующее настоящему изобретению, подходит для защиты ниппеля или муфты, входящих в состав этого соединения, в которых резьбовые области имеют твердое смазывающее покрытие, образованное путем нанесения жидкого состава покрытия с обеспечением последующего затвердевания покрытия путем сушки, нагрева, охлаждения или облучения ультрафиолетовым излучением.

Трубное резьбовое соединение, защищаемое при помощи защитного средства согласно настоящему изобретению, может иметь твердое смазывающее покрытие на резьбовых областях как ниппеля, так и муфты. В этом случае, как защитное средство для ниппеля, так и защитное средство для муфты в предпочтительном варианте представляют собой защитное средство, соответствующее настоящему изобретению.

Защитное средство, соответствующее настоящему изобретению, также можно использовать с трубным резьбовым соединением, в котором резьбовая область только на ниппеле или на муфте имеет твердое смазывающее покрытие. Даже когда твердое смазывающее покрытие образовано только на ниппеле или на муфте, если это покрытие остается целостным, сборку можно осуществлять без нанесения консистентной смазки. Смазка должна присутствовать в зазорах в резьбовых областях ниппеля и муфты, и достаточно нанести смазку только на ниппель или муфту. В этом случае резьбовая область другого элемента, который не имеет твердого смазывающего покрытия, и предпочтительно, вся его поверхность, включая металлическую контактную область без резьбы и буртик, препятствующий повороту, предпочтительно имеют покрытие, защищающее от коррозии, чтобы предотвратить ржавление. В этом случае твердое смазывающее покрытие предпочтительно наносят на резьбовую область муфты, а твердое покрытие, защищающее от коррозии, наносят на резьбовую область ниппеля.

Когда твердое смазывающее покрытие нанесено на резьбовую область только ниппеля или муфты, а предпочтительно - на муфту, твердое смазывающее покрытие предпочтительно представляет собой покрытие, содержащее смазывающий порошок в связке, имеющей пластические или вязкие реологические свойства. Такое твердое смазывающее покрытие предпочтительно представляет собой покрытие, наносимое в виде расплава, которое создают путем напыления состава, содержащего связку в расплавленном состоянии. В этом случае твердое покрытие, защищающее от коррозии, которое покрывает резьбовую область ниппеля, предпочтительно представляет собой покрытие, содержащее в качестве связки синтетическую смолу, отверждаемую ультрафиолетовым излучением.

Согласно настоящему изобретению, для резьбового соединения, которое подвергают обработке с целью смазывания путем нанесения твердого смазывающего покрытия на, по меньшей мере, ниппель или муфту этого соединения, для обеспечения возможной сборки соединения без нанесения на месте вязкой жидкой смазки, такой как компаунд, повреждение твердого смазывающего покрытия на резьбовой области соединения из-за установки защитного средства, предназначенного для защиты ниппеля или муфты этого соединения, можно снизить до минимума без существенного уменьшения стойкости к истиранию или коррозионной стойкости резьбового соединения.

В дополнение к этому, за счет подходящего создания в защитном средстве первой и второй уплотняющих областей, при установке защитного средства на соединение можно изолировать контактные поверхности резьбового соединения, включая резьбовые области, от внешней среды, и можно предотвратить попадание инородного материала или дождевой воды на контактные поверхности резьбового соединения, в результате чего снижается вероятность ржавления.

Когда ниппель и муфта имеют буртики, препятствующие повороту, которые приходят в тесный контакт друг с другом во время сборки, за счет придания торцевой поверхности защитного средства формы, соответствующей форме буртика того элемента, на котором установлено это защитное средство, даже если резьбовая область защитного средства, которая сопрягается по резьбе с ниппелем или муфтой, имеет минимальное число витков резьбы, защитное средство легко можно установить на ниппель или муфту за счет выравнивания этого средства по оси ниппеля или муфты.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет схематичный вид собранной конструкции из стальной трубы и компонента резьбового соединения во время перевозки стальной трубы.

Фиг.2 - пояснительный вид сечения твердого смазывающего покрытия, образованного на резьбе ниппеля или муфты, плоскостью, проходящей через ось соединения.

Фиг.3А - вид осевого (продольного) сечения муфты, имеющего защитное средство согласно настоящему изобретению, и Фиг.3В - вид, на котором схематично изображено осевое сечение части полной резьбы муфты, сопряженной с резьбовой областью защитного средства.

Фиг.4А - Фиг.4С - виды осевого сечения части резьбовой области муфты, сопряженной с резьбовой областью защитного средства для муфты.

Фиг.5А - вид осевого сечения ниппеля, имеющего защитное средство согласно настоящему изобретению, и Фиг.5В - вид осевого сечения части полной резьбы ниппеля, сопряженной с резьбовой областью защитного средства.

Фиг.6А и 6В - виды осевого сечения части резьбовой области ниппеля, сопряженной с резьбовой областью защитного средства для ниппеля.

Фиг.7 - вид осевого сечения муфты, имеющего защитное средство, соответствующее другому варианту настоящего изобретения.

Варианты реализации изобретения

Ниже настоящее изобретение будет рассмотрено на основе предпочтительных вариантов его реализации со ссылкой на приложенные чертежи.

Защитное средство для трубного резьбового соединения, соответствующее настоящему изобретению, может быть применено для трубного резьбового соединения муфтового типа, подобного показанному на Фиг.1, либо для комбинированного трубного резьбового соединения, имеющего на одном конце стальной трубы ниппель, а на другом ее конце - муфту. В типичном резьбовом соединении муфтового типа внешняя периферийная поверхность концевой части стальной трубы представляет собой ниппель, а внутренняя периферийная поверхность соединительной муфты представляет собой муфту, при этом возможна также и обратная конфигурация.

В приведенном ниже описании настоящее изобретение будет рассмотрено применительно к защитному средству, установленному на высококачественное резьбовое соединение, которое имеет коническую резьбовую область, и металлическую контактную область без резьбы, и которое обладает превосходной газонепроницаемостью, но не обязательно, чтобы резьбовая область трубного резьбового соединения имела коническую форму, и защитное средство, соответствующее настоящему изобретению, также может быть применено для трубного резьбового соединения, которое не имеет металлической контактной области без резьбы. В дополнение к этому, нет конкретных ограничений на форму резьбы трубного резьбового соединения. Это может быть упорная резьба (трапецеидальная резьба), соответствующая стандартам АНИ, или это может быть так называемая "крюкообразная резьба", в которой угол рабочей стороны имеет отрицательную величину.

В приведенном далее описании будет рассмотрен вариант, в котором защитное средство имеет задний конец, который закрыт, но, как указано выше, трубчатый элемент, образующий защитное средство, может быть открыт с обоих концов. В дополнение к этому, защитное средство, относящееся к типу, который закрыт с заднего конца, может быть закрыто съемной крышкой.

Фиг.3А представляет собой вид, на котором схематично изображено осевое сечение муфты трубного резьбового соединения, имеющий защитное средство, соответствующее настоящему изобретению, а Фиг.3В представляет собой вид, на котором схематично изображено осевое сечение части резьбовой области муфты, сопряженной с резьбовой областью защитного средства. На чертежах показаны муфта 11 и защитное средство 21 для муфты.

Муфта 11 имеет резьбовую область 12 с внутренней резьбой рядом с ее вершиной, металлическую контактную область 13 без резьбы в задней ее части, и буртик 14, препятствующий повороту, в наиболее удаленной части. Эти области муфты образуют контактные поверхности, которые приходят в контакт с соответствующими областями ниппеля при сборке резьбового соединения. Внутренняя резьба, созданная в резьбовой области 12, может иметь форму полной резьбы везде без исключения, либо часть резьбы поблизости от одного или обоих краев резьбовой области 12 может иметь форму неполной резьбы.

В изображенном варианте, буртик 14 муфты 11, который препятствует повороту, выполнен в том месте на внутренней поверхности муфты, к которому примыкает буртик, выполненный на конце ниппеля. Буртик, препятствующий повороту, может быть выполнен на поверхности в конце муфты, или на конце ниппеля, или на конце муфты. В изображенном варианте буртик 14 муфты 11 не перпендикулярен оси соединения, а образован наклонной поверхностью, проходящей назад или ближе к вершине муфты, если смотреть в направлении центра соединения. При таком буртике 14, защитное средство 21 для муфты можно фиксировать на месте, а также обеспечивать хорошее уплотнение путем выбора формы буртика 26 на конце защитного средства.

Хотя на Фиг.3А это не показано, по меньшей мере, резьбовая область муфты, а в предпочтительном случае - вся ее контактная поверхность, покрыты твердым смазывающим покрытием (15 на Фиг.3В). В случае наиболее типичного трубного резьбового соединения, в котором муфта создана на внутренней периферийной поверхности соединительной муфты, вся внутренняя периферийная поверхность и концевая поверхность муфты обычно покрыты твердым смазывающим покрытием. Как указано ранее и схематично показано на Фиг.3В, толщина твердого смазывающего покрытия 15 на резьбовой области 12 муфты меньше на вершине, чем во впадине резьбы, и толщина покрытия является чрезвычайно малой на углах с обеих сторон вершины.

В изображенном варианте защитное средство 21 для муфты, которое выполнено с возможностью установки за счет резьбового зацепления во внутреннем пространстве муфты 11, содержит трубчатый элемент, который закрыт с одного конца и открыт с другого конца, и на своей внешней периферийной поверхности имеет резьбовую область 22 с внешней резьбой, которая зацепляется с внутренней резьбой резьбовой области муфты. Защитное средство для муфты, как правило, представляет собой трубчатый элемент, состоящий из синтетической смолы, который изготовлен путем литья под давлением с получением формы защитного средства, имеющего резьбовую область на его внешней периферийной поверхности. Внутрь этого трубчатого элемента из синтетической смолы для усиления часто устанавливают трубчатый металлический элемент, который открыт на обоих концах.

Внешняя периферийная поверхность защитного средства 21 в предпочтительном случае выполнена такой формы, чтобы она не контактировала с поверхностью муфты (внутренней поверхностью муфты), за исключением резьбовой области 22 и описанной ниже уплотняющей поверхности (поверхностей). В частности, зазор между расположенными друг против друга участками металлической контактной области 13 без резьбы на муфте и защитного средства в предпочтительном случае выполнен большим, чтобы гарантированно предотвратить контакт с металлической контактной областью 13 без резьбы.

Число витков резьбы в осевом сечении резьбовой области 22 защитного средства может совпадать с числом витков полной резьбы в осевом сечении резьбовой области 12 муфты, чтобы обеспечить зацепление с полной резьбой на муфте на всей длине этой резьбы. В этом случае резьбовая область 22 защитного средства занимает всю поверхность этого средства, которая расположена напротив полной резьбы резьбовой области 12 муфты.

Однако назначением резьбовой области защитного средства является закрепление защитного средства на резьбовом соединении (в этом варианте - на муфте) в заранее определенном положении и предотвращение выпадения защитного средства из резьбового соединения, когда на соединение воздействует удар во время транспортировки или манипуляций со стальной трубой для трубчатых изделий нефтепромыслового сортамента. Таким образом, нет необходимости закреплять защитное средство, используя при затягивании по резьбе большую силу, что требуется в случае резьбовой области трубного резьбового соединения, которое всегда подвергается чрезвычайно высоким внутренним и внешним нагрузкам. По этой причине, в предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения число витков резьбы в осевом направлении резьбовой области защитного средства снижено до минимума, которого достаточно для закрепления защитного средства и предотвращения его выпадения. Это число составляет 3-5, предпочтительно 3-4 и наиболее предпочтительно 3 витка резьбы. Когда имеется только 2 витка резьбы, прикрепление защитного средства по резьбе становится слабым.

Как показано на Фиг.3А, резьбовая область защитного средства в предпочтительном случае находится на поверхности этого средства, которая расположена напротив полной резьбы муфты, в месте, максимально близком к закрытому концу (заднему концу), а именно, на участке этой поверхности, наиболее удаленном, если смотреть в направлении вставки защитного средства. В результате часть полной резьбы муфты, которая взаимодействует с резьбой защитного средства, ограничена только резьбой, расположенной на участке, максимально близком к откр