Патент на изобретение №2300693

(54) СПОСОБ СБОРКИ КОНИЧЕСКИХ РЕЗЬБ МУФТ И ТРУБ

(57) Реферат:

Изобретение относится к насосно-компрессорным, обсадным и нефтегазопроводным трубам, имеющим муфтовые соединения с коническими резьбами. Резьба на одном из концов муфты закрепляется на резьбе трубы в цеховых условиях на муфтонаверточном станке, а расположенная на другом конце – на резьбе трубы, присоединяемой при сборке труб в трубную колонну или трубопровод, в условиях передачи необходимого крутящего момента через оба резьбовых соединения. Закрепление второго резьбового соединения производят таким образом, чтобы величина крутящего момента, необходимого для его страгивания после закрепления, превышала величину крутящего момента, необходимого для закрепления второго резьбового соединения. Изобретение повышает надежность соединения. 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к насосно-компрессорным, обсадным и нефтегазопроводным трубам, имеющим муфтовые соединения с коническими резьбами, не содержащими приспособлений для их фиксации в состоянии после свинчивания, и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Областью использования изобретения является сборка трубных колонн и трубопроводов из труб, на одном из концов которых уже окончательно закреплена муфта, в условиях применения технологии, при которой резьба вращаемой присоединяемой трубы свинчивается с свободной муфтовой резьбой последней присоединенной трубы, являющейся неподвижной, а необходимый для свинчивания крутящий момент передается от присоединяемой трубы к присоединенной через оба муфтовых соединения – закрепленное ранее и закрепляемое при сборке. При этом для обеспечения необходимого качества сборки трубной колонны или трубопровода закрепление резьбовых соединений при их сборке не должно приводить к довороту (перетягу) резьбовых соединений, закрепленных ранее.

Известны резьбовые соединения, содержащие приспособления для их фиксации в состоянии после свинчивания, позволяющие исключить доворот (перетяг) резьбового соединения, закрепленного до сборки трубной колонны (или трубопровода), при свинчивании резьбового соединения, закрепляемого при ее сборке. Одно из таких соединений описано, в частности, в патенте RU 2200820 «Трубное резьбовое соединение», С2, кл. 7Е21 В17/042, F16L 15/08, опубл. 2000.09.27. В нем свинчиваемые резьбы дополнительно оснащены охватываемой и охватывающей поверхностями, расположенными соответственно на трубе и муфте, образующими при свинчивании полость, которую при сборке резьбового соединения заполняют клеем, дополнительно его закрепляющим. Их недостатком является увеличение стоимости соединения и трудоемкости его сборки.

Ближайшим аналогом является способ сборки конических резьб муфт и труб, не содержащих приспособлений для их фиксации в состоянии после свинчивания, включающий закрепление резьбы, расположенной на первом конце муфты, на резьбе трубы путем их свинчивания на муфтонаверточном станке в цеховых условиях и последующее закрепление резьбы, расположенной на втором конце муфты, на резьбе трубы, присоединяемой при сборке труб в полевых условиях в трубную колонну (обсадную, лифтовую и т.п.) или трубопровод, путем их свинчивания в условиях передачи необходимого для этого крутящего момента через оба резьбовых соединения. При этом закрепление первого резьбового соединения муфты и трубы на муфтонаверточном станке в цеховых условиях завершают при выполнении требования нахождения величины осевого натяга сопрягаемых резьб в допустимых пределах, в то время как требования к величине крутящего момента свинчивания, а также коэффициенту трения используемой смазки не предъявляются. Соответственно, не регламентируется и величина крутящего момента, приводящего к страгиванию закрепленного резьбового соединения (1. ГОСТ 632 «Трубы обсадные и муфты к ним»; 2. ГОСТ 633 «Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним»; 3. API Specification STD 5B «Specification for Threading, Gaging and Thread Inspection of Casing, Tubing and Line Pipe Threads», муфтовые соединения с коническими треугольными и трапецеидальными резьбами). Сборку второго резьбового соединения производят в условиях удержания от вращения трубы, расположенной со стороны ранее закрепленного первого конца муфты (с помощью задерживающего ключа и т.д.) и вращения присоединяемой трубы, расположенной со стороны второго (закрепляемого) конца муфты (с помощью завинчивающего ключа и т.п.), т.е. в условиях передачи крутящего момента через оба резьбовых соединения муфты одновременно. Закрепление завершают при одновременном выполнении требований нахождения в допустимых пределах величины осевого натяга в сопрягаемых резьбах второго конца муфты и присоединяемой трубы и необходимой для выполнения этого условия при выбранной смазке величины крутящего момента свинчивания (1. РД 39-136-95 «Инструкция по эксплуатации насосно-компрессорных труб», ВНИИТнефть, Самара, 1995 г., с.71, п.п.6.10 и 6.11; API RP 5C1 «Care and Use of Casing and Tubing» и др.).

В целом при реализации указанного способа параметры закрепления каждого из резьбовых соединений (тип и коэффициент трения смазки, осевой натяг сопрягаемых элементов, величина крутящего момента свинчивания) не зависят друг от друга. Вследствие этого закрепление второго резьбового соединения в условиях передачи необходимого крутящего момента свинчивания через оба резьбовые соединения может сопровождаться несанкционированным доворотом элементов первого резьбового соединения, закрепленного до этого в цеховых условиях. В результате этого может происходить расстройство последнего (нарушение герметичности, прочности и т.д.). Предотвращение же доворота первого резьбового соединения при закреплении второго требует использования дополнительного оборудования (стопорные ключи и т.п.), что усложняет технологию и снижает производительность сборки резьбовых соединений в полевых условиях.

Целью изобретения является исключение опасности расстройства первого резьбового соединения трубы и муфты, закрепленного в цеховых условиях, при закреплении второго резьбового соединения в условиях передачи необходимого для этого крутящего момента свинчивания через оба резьбовых соединения.

Указанная цель достигается за счет исключения возможности доворота первого резьбового соединения при закреплении второго.

Сущность изобретения заключается в том, что закрепление в цеховых условиях резьбы, расположенной на первом конце муфты, производят таким образом, чтобы величина крутящего момента, необходимого для страгивания закрепленного резьбового соединения, превышала величину крутящего момента, необходимого для последующего закрепления в полевых условиях резьбы, расположенной на втором конце муфты. Одним из возможных путей выполнения этого условия является использование при закреплении первого резьбового соединения в цеховых условиях смазки, коэффициент трения которой превышает (обычно достаточно в 1,3…3 раза) величину коэффициента трения смазки, используемой при закреплении в полевых условиях второго резьбового соединения. Другим возможным путем является закрепление в цеховых условиях первого резьбового соединения на отверждающейся (в частности, на самоотверждающейся) смазке и выполнение закрепления второго резьбового соединения в полевых условиях после отверждения смазки в первом резьбовом соединении. При этом закрепление второго резьбового соединения может производиться с использованием как неотверждающихся, так и отверждающихся (в частности, самоотверждающихся) смазок.

Пример осуществления способа

Сборка резьбовых соединений обсадных муфтовых труб ОТТМ-245х10-Д по ГОСТ 632 в полевых условиях при спуске обсадных колонн (т.е. при закреплении второго резьбового конца муфты) производится на смазке BAKER SEAL. После закрепления торец муфты должен находиться на расстоянии (0…5) мм от точки конца сбега резьбы на спускаемой трубе. По результатам пробных свинчиваний необходимая для выполнения этого условия максимальная величина крутящего момента свинчивания составляет 6000 Н·м.

В резьбовых соединениях, закрепленных в цеховых условиях (т.е. при закреплении первого резьбового конца муфты), торец муфты должен также находиться на расстоянии (0…5) мм от точки конца сбега резьбы на трубе. Для исключения их страгивания после закрепления при сборке второго резьбового соединения при спуске обсадной колонны, их свинчивание производят с использованием смазки BAKER LOK, коэффициент трения которой ⠘2,6 раза выше, чем у смазки BAKER SEAL. Минимальная величина крутящего момента, необходимого для страгивания закрепленного с использованием указанной смазки первого резьбового соединения составляет 10000 Н·м, т.е. превышает максимальную величину крутящего момента свинчивания второго резьбового соединения ⠘1,7 раза. Соответственно, сборка резьбовых соединений при спуске обсадных колонн не будет сопровождаться доворотом и расстройством резьбовых соединений, закрепленных до этого в цеховых условиях.

Другим возможным вариантом достижения указанной цели является сборка первых резьбовых соединений в цеховых условиях на самоотверждающейся смазке УС-1 с выполнением свинчивания вторых резьбовых соединений при спуске обсадных колонн после ее отверждения. Поскольку после отверждения первые резьбовые соединения становятся практически неразъемными, сборка вторых соединений может производиться на любых неотверждающихся (Р402, Р2 и т.п.) или отверждающихся (например, УС-1) смазках.

Формула изобретения

1. Способ сборки конических резьб муфт и труб, не содержащих приспособлений для их фиксации в состоянии после свинчивания, включающий закрепление резьбы, расположенной на первом конце муфты, на резьбе трубы путем их свинчивания на муфтонаверточном станке в цеховых условиях и последующее закрепление резьбы, расположенной на втором конце муфты, на резьбе трубы, присоединяемой при сборке труб в трубную колонну или трубопровод, путем их свинчивания в условиях передачи необходимого крутящего момента через оба резьбовых соединения, отличающийся тем, что закрепление в цеховых условиях резьбы, расположенной на первом конце муфты, производят таким образом, чтобы величина крутящего момента, необходимого для страгивания закрепленного резьбового соединения, превышала величину крутящего момента, необходимого для последующего закрепления резьбы, расположенной на втором конце муфты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закрепление в цеховых условиях первого резьбового соединения производят на смазке, величина коэффициента трения которой превышает величину коэффициента трения смазки, используемой при закреплении второго резьбового соединения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при закреплении в цеховых условиях первого резьбового соединения используют смазку, величина коэффициента трения которой превышает величину коэффициента трения смазки, используемой при закреплении второго резьбового соединения, в 1,3-3,0 раза.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что закрепление первого резьбового соединения в цеховых условиях производят на отверждающейся смазке, а закрепление второго резьбового соединения производят после отверждения смазки в первом резьбовом соединении.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что закрепление первого резьбового соединения в цеховых условиях производят на самоотверждающейся смазке.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что закрепление второго резьбового соединения производят на неотверждающейся смазке.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что закрепление второго резьбового соединения производят на отверждающейся смазке.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что закрепление второго резьбового соединения производят на самоотверждающейся смазке.