EA008078B1

EA008078B1 - Резьбовое соединение для стальных труб

Info

Publication number: EA008078B1
Application number: EA200501755A
Authority: EA
Inventors: Масааки Сугино; Миюки Ямамото; Митихико Ивамото; Сигео Нагасаку; Пьер Дютийель; Габриель Русси; Эрик Верже
Original assignee: Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.; Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2007-02-27
Also published as: PL1631762T3; MY143348A; US20050248153A1; ES2349166T3; MXPA05013107A; CA2527944A1; EP1631762A4; AU2004245839A1; US7997627B2; WO2004109173A1; CN100451420C; EP1631762B2; UA82694C2; ES2349166T5; NO20055742L; OA13212A; WO2004109173A8; AR044631A1; CA2527944C; DE602004028817D1

Abstract

Резьбовое соединение для стальных труб, содержащее ниппель (1) и муфту (2). Ниппель имеет наружную резьбу (11), уплотнительную поверхность (13) и поверхность (14) заплечика, расположенную на торце ниппеля. Соответственно муфта имеет внутреннюю резьбу (21), уплотнительную поверхность (23) и поверхность (24) заплечика, которые могут сопрягаться или контактировать с соответствующими участками ниппеля. Поверхность (14) заплечика ниппеля (1) предусмотрена на торце ниппеля. Уплотнительная поверхность (13) ниппеля (1) расположена на стороне конца трубы около наружной резьбы (11). Носовой участок (15) предусмотрен на ниппеле (1) между уплотнительной поверхностью (13) и поверхностью (14) заплечика, носовой участок (15) не контактирует с соответствующим участком муфты (2).

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится в основном к резьбовому соединению для использования при соединении стальных труб, например, труб для скважин или ОСТО (нефтегазопромысловое и трубопроводное оборудование), включая насосно-компрессорные и обсадные трубы, стояки для использования при поиске и эксплуатации нефтяных газовых скважин, и, в частности, к резьбовому соединению для стальных труб, обладающему отличной способностью к герметизации в отношении внешнего давления и прочностью на сжатие.

Уровень техники

Резьбовые соединения широко используются для соединения стальных труб, таких как ОСТО и стояки для использования в промышленном нефтедобывающем оборудовании.

В прошлом для соединения стальных труб для использования при поиске и добыче нефти и газа обычно использовались стандартные резьбовые соединения, предусмотренные ΑΡΙ (Американским нефтяным институтом). Однако в последние годы внешние условия, в которых осуществляется поиск и добыча сырой нефти и природного газа, становятся все более жесткими, все чаще используются специальные высокоэффективные резьбовые соединения, называемые высококачественными соединениями.

Высококачественные соединения обычно содержат на каждой трубе коническую резьбу, участок уплотнения «металл-металл», то есть уплотнительную поверхность, обладающую способностью образовывать уплотнение при тесном контакте с уплотнением «металл-металл» другого элемента соединения, и участок с заплечиком для закручивания, т.е. поверхность заплечика, которая функционирует как стопор во время свинчивания соединения.

В прошлом, поскольку наиболее распространенными были вертикальные скважины, резьбовое соединение для ОСТО могло функционировать адекватно до тех пор, пока оно могло противостоять растягивающей нагрузке, обусловленной весом присоединенных к нему труб, и могло предотвращать утечку проходящей внутри жидкости под высоким давлением. Однако в последние годы из-за того, что скважины становятся глубже, из-за того, что увеличивается число наклонно-направленных скважин и горизонтальных скважин с искривленным стволом скважины и из-за освоения скважин в более жестких условиях, например, в открытом море или на высоких широтах, от резьбовых соединений требуется более широкое многообразие свойств, таких, как прочность на сжатие, сопротивление изгибу, способность к герметизации в отношении внешнего давления и удобство в обращении в полевых условиях.

На фиг. 2(а) и 2(Ь) изображены схематические виды обычного высококачественного соединения муфтового типа для ОСТО, которое содержит элемент 1 с наружной резьбой (называемый ниже ниппельным элементом или просто ниппелем) и соответствующий элемент 2 с внутренней резьбой (называемый ниже муфтовым элементом или просто муфтой).

Ниппельный элемент 1 имеет на своей внешней поверхности наружную резьбу 11 и участок 12 без резьбы, который называется выступом, и расположен на конце ниппеля 1 рядом с наружной резьбой 11. Выступ 12 имеет участок 13 уплотнения «металл-металл» на внешней краевой поверхности выступа и участок 14 с заплечиком для закручивания на торцевой поверхности выступа.

Соответствующий муфтовый элемент 2 имеет на своей внутренней поверхности внутреннюю резьбу 21, участок 23 уплотнения «металл-металл» и участок 24 с заплечиком для закручивания, которые представляют собой участки, способные сопрягаться или контактировать соответственно с наружной резьбой 11, участком 13 уплотнения «металл-металл» и участком 14 с заплечиком для закручивания ниппеля 1.

На фиг. 3 изображен схематический вид, показывающий форму и размеры трапецеидальной резьбы, примером которой является трапецеидальная трубная резьба ΑΡΙ. В большинстве случаев в высококачественных соединениях используется трапецеидальная резьба, смоделированная по такой трапецеидальной трубной резьбе ΑΡΙ. Во многих случаях резьба непосредственно копирует размеры трапецеидальной трубной резьбы ΑΡΙ в отношении соотношения размеров зубьев резьбы, угла профиля резьбы и других элементов.

На фиг. 3, если резьба представляет собой трапецеидальную трубную резьбу ΑΡΙ с шагом резьбы в 5 ТР1 (витков резьбы на дюйм), то, например, в среднем высота 74 резьбы составляет 1,575 мм, угол 71 нагрузочной рабочей стороны профиля резьбы составляет 3°, угол 72 вводимой рабочей стороны профиля резьбы составляет 10°, а осевой зазор 73 между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы составляет около 100 мкм (например, 30-180 мкм).

Между уплотнительными поверхностями ниппеля и муфты предусмотрено перекрытие в радиальном направлении, которое называется натягом. Когда соединение свинчивается до тех пор, пока поверхности заплечиков ниппеля и муфты не упрутся друг в друга, уплотнительные поверхности двух деталей приводятся в контакт друг с другом по всей окружности соединения для образования уплотнения.

Поверхности заплечиков функционируют как стопоры во время свинчивания, и они также несут почти всю сжимающую нагрузку, приложенную к соединению. Поэтому они не могут нести большую сжимающую нагрузку, если только толщина стенок поверхностей заплечиков не является большой (или если жесткость заплечиков не является высокой).

Когда внешнее давление прилагается к такому обычному высококачественному соединению, как

- 1 008078 описано выше, приложенное внешнее давление проникает сквозь зазоры между витками резьбы в участок 31, показанный на фиг. 2 сразу перед участками уплотнения.

Выступ значительно тоньше, чем толщина стенки трубы, так что он может подвергаться уменьшению радиуса из-за проникающего внешнего давления. По мере роста внешнего давления между уплотнительными поверхностями образуется зазор, который приводит к протечке, например, к ситуации, когда наружная текучая среда проникает внутрь трубы.

Если сжимающая нагрузка приложена к высококачественному соединению в таких ситуациях, когда ОСТС расположена в горизонтальной скважине или наклонно-направленной скважине, поскольку большинство соединений имеет относительно большой зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы, как в случае с вышеописанной трапецеидальной трубной резьбой ΑΡΙ, резьба обладает недостаточной способностью нести сжимающие нагрузки, так что большую часть сжимающей нагрузки несут заплечики.

Однако толщина стенки (несущая нагрузку область для сжимающей нагрузки) поверхности заплечика обычно меньше толщины стенки трубы. Поэтому если приложена сжимающая нагрузка, эквивалентная от 40 до 60% предела текучести тела трубы, большинство высококачественных соединений подвергается значительной пластической деформации участка муфты с заплечиком для закручивания, что приводит к значительному снижению способности к герметизации примыкающих уплотнительных поверхностей.

Способность к герметизации соединения в отношении внешнего давления может быть улучшена посредством увеличения жесткости ниппеля для увеличения его сопротивления деформации путем радиального сжатия. С этой целью часто применяют способ, при котором для увеличения толщины стенки выступа предварительно осуществляют технологический процесс по уменьшению диаметра конца трубы, который называется обжимом.

Однако если обжим слишком большой, то, в случае обсадной трубы, труба, вставляемая в обсадную трубу, может зацепиться за обжатый участок, а в случае насосно-компрессорной трубы обжатый участок может вызвать турбулентность текучей среды, такой, как сырая нефть, текущей внутри насоснокомпрессорной трубы, и привести к эрозии. Поэтому толщина стенок выступа ниппеля не может быть настолько увеличена путем обжима.

Другие общепринятые методы повышения жесткости конца ниппеля для улучшения его способности к герметизации описаны в патентах США 4624488 и 4795200. В этих патентах раскрыты технические методы, в которых способность к герметизации повышается за счет цилиндрического участка, который не контактирует с муфтой на конце уплотнительной поверхности ниппеля, чтобы увеличить жесткость по отношению к деформации путем радиального сжатия края уплотнительной поверхности ниппеля и сделать уплотнительные поверхности соединения одинаково контактирующими.

При соединении труб, даже если осуществлен обжим, необходимо обеспечить коническую резьбу, уплотнительную поверхность и поверхность заплечика в пределах ограниченной толщины стенки. Однако в вышеописанном уровне техники поверхность заплечика должна быть расположена не на выступе, поскольку конец ниппеля не примыкает к муфте, так что толщина стенки выступа обязательно уменьшается.

Таким образом, существует некоторое ограничение той степени, до которой может увеличиваться жесткость выступа так, чтобы противостоять уменьшению радиуса, вызванному внешним давлением, и способность к герметизации в отношении внешнего давления не может значительно улучшиться. Кроме того, поскольку поверхности заплечика не может быть придана значительная радиальная ширина, не может быть достигнут высокий уровень сопротивления сжатию, и при сочетании сжатия и внешнего давления способность к герметизации является плохой.

Технические методы придания резьбе способности нести сжимающую нагрузку для улучшения прочности на сжатие описаны, например, в патентах США 5829797 и 5419595. В патенте США 5829797 описана резьба, в которой нагрузочные рабочие стороны и вводимые рабочие стороны профиля трапецеидальной резьбы контактируют друг с другом, и предусмотрены радиальные зазоры и у впадин профиля резьбы, и у вершин профиля резьбы. Такая резьба имеет очень высокую способность нести сжимающую нагрузку, поскольку вводимые рабочие стороны профиля резьбы всегда находятся в контакте.

В патенте США 5419595 описана резьба, в которой зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля трапецеидальной резьбы уменьшен до 30 мкм или меньше, так что вводимые рабочие стороны профиля резьбы приводятся в контакт друг с другом только когда приложена сжимающая нагрузка. Хотя способность такой резьбы нести сжимающую нагрузку меньше, чем у резьбы, описанной в патенте США 5829797, она значительно выше, чем у обычной трапецеидальной трубной резьбы.

Однако в случае резьбы, раскрытой в патенте США 5829797, если ширина зубьев резьбы изменяется, может иметь место большой разброс в прочности на сжатие, противозадирных свойствах, крутящем моменте при свинчивании и в других свойствах. Поэтому необходимо обеспечивать очень маленькие производственные допуски, и в результате у такой резьбы есть проблема непригодности для массового производства и она чрезвычайно дорогая для изготовления.

Аналогичная проблема существует и в патенте США 5419595. А именно, зазор между вводимыми

- 2 008078 рабочими сторонами профиля резьбы должен иметь величину от 0 до 30 мкм. В этом случае допустимый разброс ширины зубьев наружной резьбы и ширины зубьев внутренней резьбы каждый составляет только ±7,5 мкм, так что нарезка резьбы становится очень дорогой и непригодной для массового производства.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить проблемы вышеописанного уровня техники и обеспечить резьбовое соединение для стальных труб, обладающее отличной прочностью на сжатие и существенно улучшенной общей способностью к герметизации в отношении внешнего давления не только при воздействии одного только внешнего давления, но и при воздействии комбинированной нагрузки сжатием и внешним давлением или растяжением и внешним давлением.

На фиг. 4 изображен схематический вид выступа, который применялся в основных исследованиях, осуществленных в связи с настоящим изобретением.

Для того, чтобы решить поставленную задачу, были проведены расчеты методом конечных элементов по отношению к следующим четырем конструктивным параметрам для определения формы выступа высококачественного соединения, имеющего вышеописанную конструкцию:

(1) толщина 41 выступа, (2) длина 42 выступа, (3) угол 43 заплечика и (4) конус 44 уплотнения (конус уплотнительной поверхности).

Для каждого параметра было изучено его влияние на способность к герметизации в отношении внешнего давления.

В результате было установлено, что толщина 41 выступа и длина 42 выступа имеют наибольшее влияние на способность к герметизации в отношении внешнего давления, и что чем больше толщина и больше длина, тем более явно улучшается способность к герметизации в отношении внешнего давления.

Было установлено, что для того, чтобы увеличить прочность на сжатие, толщина выступа предпочтительно увеличивается как можно больше. Что касается угла 43 заплечика, способность к герметизации под воздействием комбинированной нагрузки сжатием и внешним давлением улучшается, если угол заплечика ниппеля является таким, что участок внешней стороны выступа ниппеля является коническим для образования поверхности заплечика в форме крючка, как изображено (такой угол ниже называется углом крючка). Однако такой угол заплечика приводит к увеличенному повреждению поверхности заплечика муфтового элемента сжимающей нагрузкой. Поэтому если предусмотрен угол заплечика, поверхность заплечика муфтового элемента предпочтительно усиливается или предпочтительно используется резьба, обладающая высокой способностью нести сжимающую нагрузку.

Было установлено, что конус 44 уплотнения имеет только небольшое влияние на способность к герметизации в отношении внешнего давления. Однако если конус уплотнения слишком большой, контактное давление на уплотнение (давление уплотнения) заметно снижается при приложении натяжения, а если конус уплотнения слишком маленький, на уплотнительных поверхностях происходит истирание изза увеличения пути трения при свинчивании и отвинчивании.

Исходя из вышеприведенных результатов, необходимо отметить, что если как можно больше увеличиваются и толщина выступа, и длина выступа, способность к герметизации в отношении внешнего давления может быть значительно улучшена и одновременно может быть улучшена и прочность на сжатие.

В отношении резьбы, применение обычных технических методов согласно патентам США 5829797 и 5419595 к форме резьбы является лучшим, если принимается во внимание только прочность на сжатие. Тем не менее, эти обычные технические методы имеют вышеописанные проблемы и не пригодны для массового производства.

Следует также отметить, что поскольку прочность на сжатие самого заплечика может быть значительно улучшена посредством вышеописанной формы выступа, имеющей увеличенную толщину выступа, даже если не используется резьба наивысшего качества, которую не легко сделать, прочность на сжатие всего соединения может быть значительно улучшена путем использования резьбы высокого качества, которую легко сделать.

Основываясь на этой идее было проведено исследование варианта осуществления в отношении установления того, что чем больше длина выступа, тем лучше способность к герметизации в отношении внешнего давления. В результате было установлено, что уплотнительные поверхности ниппеля и муфты контактируют только на стороне основания (стороне, более близкой к резьбе), в то время как увеличение объема оставшегося неконтактирующего участка выступа от конца контактного участка до вершины выступа обеспечивает увеличение жесткости выступа в отношении внешнего давления.

В варианте осуществления согласно фиг. 4, даже если длина выступа увеличена, поскольку неконтактирующий участок выступа от конца уплотнительной поверхности до вершины выступа является коническим, увеличение длины выступа незначительно увеличивает объем неконтактирующего участка выступа и приводит к нежелательному уменьшению площади поверхности заплечика, тем самым уменьшая способность участка с заплечиком нести сжимающую нагрузку. Поэтому форма выступа была

- 3 008078 изменена на такую, которая показана на фиг. 1.

На фиг. 1 для того, чтобы как можно больше увеличить толщину поверхности заплечика и как можно больше увеличить объем неконтактирующего участка выступа от уплотнительной поверхности до конца выступа, участок 15 (называемый ниже носовым участком) выступа 12 между участком 13 уплотнения и участком 14 заплечика ниппельного элемента 1 выполнен почти цилиндрическим, а внешняя поверхность носового участка 15 выполнена так, чтобы не контактировать с муфтовым элементом 2.

За счет придания выступу такой формы толщина стенки поверхности заплечика и толщина стенки уплотнительной поверхности успешно увеличиваются настолько, насколько возможно в пределах ограниченной толщины стенки трубы. Однако из-за ошибок при изготовлении поперечное сечение трубы не является точным кругом и имеет отклонения в толщине стенки или овальность. Поэтому на внутреннем крае конца ниппеля может быть образован небольшой скос 16 размером, соответствующим производственному допуску трубы, для того, чтобы гарантировать, что внутренний край конца ниппеля не выходит за точный круг заранее установленного диаметра, центрированный на оси соединения. В этом случае внутренний край муфты 2 также может иметь соответствующий небольшой скос 26, как описано ниже.

На ниппеле в том случае, если резьба предусмотрена как можно более близко к уплотнительной поверхности, жесткость выступа ниппеля в отношении внешнего давления дополнительно увеличивается, и поэтому способность к герметизации в отношении внешнего давления также увеличивается.

Такая концепция отличается от концепции предшествующего уровня техники, описанного в патенте США 4624488 и патенте США 4795200 тем, что конец ниппеля используется как поверхность заплечика, и поэтому толщина выступа может быть значительно увеличена по сравнению с предшествующим уровнем техники, в котором поверхность заплечика находится в другом месте.

Кроме того, поскольку толщина стенки носового участка может быть увеличена насколько возможно, способность к герметизации в отношении внешнего давления может быть значительно увеличена просто путем небольшого увеличения осевой длины носового участка (далее называемой длиной носовой части).

Более того, поверхность заплечика может быть увеличена, и поверхность заплечика может достигать своей максимальной способности нести сжимающую нагрузку. Следовательно, если способность нести сжимающую нагрузку несколько больше, чем у трапецеидальной трубной резьбы, прочность на сжатие резьбового соединения может быть значительно улучшена путем использования выступа с носовым участком.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен схематический вид, на котором показаны формы выступа и края выступа резьбового соединения для стальных труб в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2(а) и 2(Ь) изображены схематические виды обычного высококачественного соединения муфтового типа для ОСТС, где на фиг. 2(а) показано увеличенное изображение части фиг. 2(Ь), а на фиг. 2(Ь) показан общий вид в разрезе.

На фиг. 3 изображен схематический вид, показывающий форму и размеры трапецеидальной резьбы, примером которой является трапецеидальная трубная резьба ΑΡΙ.

На фиг. 4 изображен схематический вид параметров, определяющих форму выступа, применяемого в основных исследованиях в связи с настоящим изобретением.

На фиг. 5 изображен схематический вид параметров, определяющих формы выступа и края выступа резьбового соединения для стальных труб в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 6 изображен схематический вид форм выступа и края выступа резьбового соединения для стальных труб в соответствии с настоящим изобретением, в котором поверхность заплечика наклонена.

На фиг. 7(а) изображен схематический вид, показывающий взаимное расположение внутреннего диаметра канавки муфты и линии, проходящей от впадины профиля внутренней резьбы, а на фиг 7(Ь) схематический вид, показывающий взаимное расположение уплотнительной поверхности ниппеля и линии, проходящей от впадины профиля наружной резьбы или касательной к наружной резьбе и носовому участку.

На фиг. 8 изображен схематический вид, показывающий другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором на торцевой поверхности муфты предусмотрен второй заплечик.

На фиг. 9 изображен схематический вид, показывающий другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором на конце муфты предусмотрено второе уплотнение.

На фиг. 10 изображен схематический вид, показывающий один пример варианта осуществления настоящего изобретения, в котором соединение согласно настоящему изобретению предусмотрено на ниппельном элементе, конец которого подвергается обжиму.

На фиг. 11 изображен схематический вид, показывающий соединение, представляющее одно целое с трубой.

На фиг. 12 изображен схематический вид, показывающий последовательность, в которой нагрузка прикладывается к образцам во время анализа примеров методом конечных элементов.

На фиг. 13 изображен схематический вид, показывающий обычное высококачественное соединение, использованное в качестве сравнительного примера.

- 4 008078

На фиг. 14 изображен схематический вид, показывающий другой вариант осуществления, в котором наружная резьба содержит вставной участок, в котором огибающая впадин профиля наружной резьбы имеет уменьшенную конусность по сравнению с конусностью резьбы.

На фиг. 15 изображен схематический вид, показывающий другой вариант осуществления, в котором на муфте предусмотрена тороидально-коническая уплотнительная поверхность, взаимодействующая с конической поверхностью на ниппеле.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Настоящее изобретение далее будет описано более подробно со ссылкой на чертежи и в отношении предпочтительных вариантов осуществления. На чертежах одни и те же элементы или участки соединения имеют одни и те же позиции.

На фиг. 1 и 5 показано резьбовое соединение для стальных труб в соответствии с настоящим изобретением, которое содержит ниппельный элемент 1 и муфтовый элемент 2, соединенные друг с другом посредством резьбового соединения. Ниппельный элемент 1 имеет наружную резьбу 11, по меньшей мере одну уплотнительную поверхность 13 и по меньшей мере одну поверхность 14 заплечика, образованную на конце трубы. Муфтовый элемент 2 имеет внутреннюю резьбу 21, по меньшей мере одну уплотнительную поверхность 23 и по меньшей мере одну поверхность 24 заплечика, соответствующую (способную сопрягаться или контактировать) наружной резьбе 11, уплотнительной поверхностью 13 и поверхностью 14 заплечика ниппельного элемента 1, образованного на конце трубы. Такое соединение представляет собой один вид высококачественного соединения.

В таком резьбовом соединении для стальных труб свинчивание завершается, когда поверхность 14 заплечика на торце ниппельного элемента 1 будет упираться в соответствующую поверхность 24 заплечика муфтового элемента 2.

В соответствии с настоящим изобретением ниппельный элемент имеет носовой участок 15, который не контактирует с соответствующим участком муфтового элемента 2 (а именно с участком муфтового элемента 2, обращенным к носовому участку 15 ниппеля 1). Носовой участок 15 расположен между уплотнительной поверхностью 13 (которая расположена на внешнем крае ниппельного элемента, более близко к концу ниппельного элемента, чем наружная резьба ниппельного элемента) и поверхностью 14 заплечика (которая расположена на торце ниппельного элемента). В результате, поскольку длина выступа 12 увеличивается без уменьшения поверхности 14 заплечика, способность к герметизации соединения в отношении внешнего давления может быть значительно улучшена. Кроме того, размещая наружную резьбу 11 около (и предпочтительно в непосредственной близости) уплотнительной поверхности 13 ниппеля 1, жесткость выступа 12 в отношении уменьшений диаметра увеличивается, и способность к герметизации в отношении внешнего давления дополнительно увеличивается.

Ссылаясь на фиг. 5, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения было установлено, что резьбовое соединение для стальных труб с вышеописанной конструкцией может быть усовершенствовано посредством уточнения его формы и размеров.

А именно, были проведены исследования ряда размеров и форм каждого участка для более эффективного достижения вышеописанных результатов настоящего изобретения.

Для обычного высококачественного соединения требуется прочность на сжатие, эквивалентная около 20% предела текучести тела трубы, но для некоторых скважин требуется прочность на сжатие, эквивалентная более, чем 60% предела текучести.

Сжимающая нагрузка прикладывается не только к участку заплечика, но также к резьбе. Если используется резьба, имеющая высокую способность выдерживать сжимающую нагрузку, нагрузка на участок с заплечиком соответственно может быть снижена. Однако если толщина 41 выступа (толщина стенки ниппеля в центре области 50 контакта уплотнения) имеет относительную толщину выступа (отношение толщины выступа к толщине стенки трубы) по меньшей мере 25% и предпочтительно по меньшей мере 50%, достаточная прочность на сжатие может быть получена посредством одного выступа (без использования резьбы, обладающей высокой способностью выдерживать сжимающую нагрузку).

Верхний предел относительной толщины выступа может быть увеличен до около 85% (толщины стенки трубы), если осуществляется нижеописанный обжим.

Поскольку способность к герметизации в отношении внешнего давления повышается по мере увеличения толщины участка уплотнения и носового участка выступа, угол 46 скоса 16, предусмотренного на внутренней поверхности конца выступа, предпочтительно составляет от 9 до 76° по отношению к оси соединения.

Однако резкое изменение внутреннего диаметра трубы может привести к турбулентности и эрозии, так что внутренний диаметр 48 муфты устанавливается в основном равным внутреннему диаметру 49 выступа ниппеля, и на внутреннем крае поверхности заплечика муфты предусмотрен скос 26, имеющий угол 47 скоса и форму, аналогичные скосу ниппеля. Таким образом, угол скоса муфтового участка находится предпочтительно в диапазоне от 104 до 171° по тем же причинам, что приведены в отношении скоса ниппеля.

Таким образом, изменение диаметра соединения сводится к минимуму, так что может быть предотвращено появление турбулентности, и в то же время участок муфты с заплечиком усиливается. Поэтому

- 5 008078 степень сжимающей нагрузки, которую могут выдержать участки с заплечиком, возрастает для увеличения прочности соединения на сжатие.

Длина носовой части 45 зависит от размера трубы и составляет приблизительно от 4 до 20 мм для размера трубы, используемой как ОСТС (которая имеет внешний диаметр от около 50 до 550 мм).

Как указывалось выше, чем больше длина носовой части, тем лучше, но влияние на улучшение способности к герметизации прекращается, когда длина носовой части достигает определенного уровня, так что максимальная длина носовой части в 20 мм является адекватной для реального изделия.

Предпочтительно, когда наружная и внутренняя резьба являются коническими, наружная резьба на стороне поверхности уплотнения содержит вставной участок, который образуется в начале во время нарезки резьбы для создания наружной резьбы. В этом вставном участке огибающая впадин профиля наружной резьбы имеет уменьшенную конусность по сравнению с конусностью резьбы (см. фиг. 14). Такая уменьшенная конусность огибающей впадин профиля резьбы во вставном участке приводит к следующим преимуществам: простоте обработки поверхности уплотнения ниппеля без образования царапин и увеличению жесткости выступа, и, таким образом, к герметичности в отношении внешнего давления. Предпочтительно, как описано далее, вставной участок наружной резьбы не взаимодействует с внутренней резьбой. Более предпочтительно, огибающая впадин профиля наружной резьбы во вставном участке представляет собой цилиндрическую поверхность.

Форма уплотнительной поверхности ниппеля или муфты может представлять собой:

(ί) коническую поверхность, получаемую в результате вращения вокруг оси соединения прямой линии, наклонной по отношению к оси, или (ίί) вспученную поверхность, получаемую в результате вращения вокруг оси соединения кривой линии, а более конкретно, тороидальную поверхность, если кривая линия представляет собой дугу окружности, или (ίίί) тороидально-коническую поверхность, получаемую в результате вращения вокруг оси соединения линии, скомбинированной из наклонной прямой линии и дуги окружности.

Предпочтительно, уплотнительная поверхность ниппеля или муфты (например, ниппеля) представляет собой коническую поверхность, в то время как уплотнительная поверхность другого элемента (например, муфты) является или тороидальной поверхностью, или тороидально-конической поверхностью, конический участок тороидально-конической поверхности находится на носовой стороне и имеет в основном такую же конусность, что и коническая уплотнительная поверхность (см. фиг. 15).

Взаимодействие конической уплотнительной поверхности и тороидально-конической уплотнительной поверхности показало отличную стабильность контактного давления (и таким образом, герметичности) в различных жестких условиях, например, в результате цикла нагрузки, показанного на фиг. 12.

Для вспученной тороидальной поверхности или тороидального участка тороидально-конической поверхности радиус кривизны поверхности предпочтительно больше 20 мм, еще более предпочтительно - больше 40 мм.

По вышеназванным причинам угол уплотнительной поверхности по отношению к оси соединения, т.е. конус 44 уплотнения, составляет предпочтительно от 5 до 25°, а более предпочтительно - 10-20°.

Наличие конуса уплотнения обеспечивает на ниппеле непрерывность поверхности между уплотнительной поверхностью и внешней поверхностью носовой части.

Для уплотнительной поверхности требуется область плотного контакта осевой длиной по меньшей мере около 1-1,5 мм для того, чтобы гарантировать герметизирующие свойства. Однако, если уплотнительная поверхность слишком длинная, не может быть достигнута достаточная толщина стенки участка заплечика для закручивания, и увеличиваются затраты на отделку уплотнительной поверхности, что приводит к снижению производительности.

Поэтому осевая длина 50 области уплотнительной поверхности, в которой имеет место плотный контакт, составляет от 2 до 8 мм и предпочтительно от 3 до 5 мм.

Поверхность заплечика может быть в основном перпендикулярной к оси соединения, как показано на фиг. 5. Однако в соответствии с вышеупомянутыми исследованиями способность к герметизации при приложении сжимающей нагрузки улучшается, если предусмотрен угол, согнутый в виде крючка, как показано на фиг. 6, хотя если угол, согнутый в виде крючка, слишком велик, жесткость поверхности заплечика муфты уменьшается, что приводит к пониженной прочности на сжатие. Поэтому, если предусмотрен угол 43 заплечика, он составляет предпочтительно от 4 до 16° по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси соединения.

На фиг. 6 показана форма выступа и края выступа, когда на поверхности заплечика резьбового соединения для стальных труб в соответствии с настоящим изобретением предусмотрен угол, согнутый в виде крючка.

В этих вариантах осуществления заплечик ниппеля представляет собой единую поверхность, проходящую без нарушения непрерывности между внешней поверхностью и внутренней поверхностью носовой части.

Имеют место натяги между уплотнительными поверхностями и между резьбами ниппеля и муфты. Если поверхности уплотнения расположены слишком близко к взаимодействующим посредством резьбы

- 6 008078 участкам резьбы, степень прочного натяга уплотнительных поверхностей нежелательным образом уменьшается из-за натяга между резьбами.

Однако, что касается ниппеля, как описано выше, наличие дополнительной резьбы на участке между резьбой и уплотнительной поверхностью является желательным для увеличения жесткости ниппеля по отношению к внешнему давлению.

Таким образом, конструкция ниппеля предпочтительно такова, что наружная резьба проходит таким образом, чтобы быть как можно ближе к уплотнительной поверхности. Для этой цели уплотнительная поверхность предпочтительно расположена с зазором по отношению к наружной резьбе, равным самое большее одному шагу резьбы для увеличения жесткости выступа. В то же время на муфте предусмотрена круговая канавка 32 для того, чтобы воспрепятствовать взаимодействию между собой участков резьбы около уплотнительных поверхностей ниппеля и муфты. Если на наружной резьбе предусмотрен вставной участок, вставной участок наружной резьбы соответствует участку наружной резьбы, взаимодействию которого с внутренней резьбой препятствует канавка 32.

Если осевая длина 51 круговой канавки 32 невелика, прочный натяг уплотнительных поверхностей уменьшается из-за натяга резьбы. С другой стороны, если осевая длина 51 канавки 32 слишком большая, снижается способность к герметизации и затраты на изготовление излишне возрастают. Предпочтительный диапазон длины 51 канавки 32 составляет 1,5-3,5 шага резьбы.

На фиг. 7(а) показано взаимное расположение внутреннего диаметра канавки муфты и линии 63, проходящей вдоль впадины профиля внутренней резьбы, а на фиг 7(Ь) - взаимное расположение уплотнительной поверхности ниппеля и линии 62, проходящей вдоль впадины профиля наружной резьбы, или касательной 61 к наружной резьбе и носовому участку.

Как показано на фиг. 7(а), внутренний диаметр круговой канавки муфты предпочтительно такой, что внутренняя поверхность канавки расположена радиально снаружи выносной линии 63 впадины профиля внутренней резьбы по отношению к оси муфты. Однако если внутренний диаметр канавки чрезмерно увеличен, внешний диаметр муфты также неблагоприятно увеличивается. Поэтому внутренний диаметр канавки должен быть больше, чем радиальное расстояние от оси муфты до выносной линии 63 впадины профиля внутренней резьбы только в такой степени, чтобы можно было легко осуществить изготовление.

Как показано на фиг. 7(Ь), взаимное расположение резьбы, уплотнительной поверхности и носового участка (внешняя поверхность) ниппеля является таким, что уплотнительная поверхность расположена радиально внутри (если отсчитывать от оси ниппеля) касательной 61 к вершине профиля наружной резьбы и верхушки ниппеля (носового участка) или выносной линии 62 впадины профиля наружной резьбы.

При таком расположении затрудняется повреждение уплотнительной поверхности, даже если конец ниппеля наталкивается на что-либо во время работы в полевых условиях и предотвращается уменьшение способности к герметизации.

Зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы и угол вводимой рабочей стороны профиля резьбы существенно влияет на прочность резьбы на сжатие. Как описано выше, зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы составляет от 30 до 180 мкм для трапецеидальной трубной резьбы ΑΡΙ. Предполагая, что уровень возникновения ошибок изготовления для трапецеидальной трубной резьбы ΑΡΙ имеет нормальное распределение, изделия с зазором между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы около 100 мкм будут наиболее многочисленными. Однако такой размер зазора не создает особенно высокой прочности на сжатие.

Проводя исследования, основанные главным образом на методе конечных элементов, было установлено, что высокая прочность на сжатие достигается, если зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы составляет самое большее 90 мкм.

Однако если зазор слишком маленький, давление (называемое давлением уплотняющей замазки) смазки, называемой уплотняющей замазкой, которая наносится на резьбу во время свинчивания, может возрасти до ненормального уровня и отрицательно сказаться на работе соединения. Кроме того, если вводимые рабочие стороны профиля резьбы контактируют друг с другом, как описано в вышеописанном патенте США 5829797, могут возникнуть истирание или отклонения крутящего момента при свинчивании.

Таким образом, результаты настоящего изобретения могут быть получены путем установления зазора между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы в диапазоне от 10 до 150 мкм с учетом нормального распределения ошибок изготовления. Предпочтительно, зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля резьбы составляет от 20 до 90 мкм для того, чтобы достичь дополнительных улучшенных результатов.

Способность резьбы выдерживать сжимающую нагрузку возрастает по мере уменьшения угла вводимой рабочей стороны профиля резьбы. Наоборот, по мере увеличения угла вводимой рабочей стороны профиля резьбы наружная резьба и внутренняя резьба скользят вдоль наклона и способность резьбы выдерживать сжимающую нагрузку снижается. Верхний предел угла вводимой рабочей стороны профиля резьбы должен быть такой, чтобы способность выдерживать сжимающую нагрузку не слишком снижалась и составляла приблизительно 36°.

- 7 008078

С другой стороны, если угол вводимой рабочей стороны профиля резьбы слишком маленький, становится более сильным повреждение из-за износа резьбового резца, и становится более трудным поддерживать допуски на обработку. Поэтому нижний предел устанавливается равным 3°.

В предшествующем описании был описан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором уплотнительная поверхность и поверхность заплечика предусмотрены на выступе на конце ниппеля, но возможны и другие варианты осуществления, отличные от вышеописанного, для стальных труб для особого применения.

Например, как показано на фиг. 8 и 9, когда настоящее изобретение применяется для бурильной трубы с высаженным концом трубы или ОСТО с чрезвычайно большой толщиной стенки, возможен вариант осуществления, в котором у ниппеля 1 и муфты 2 предусмотрена вторая группа поверхностей 33 заплечика и/или вторая группа уплотнительных поверхностей 34 в совокупности с конструкцией выступа 12 ниппеля с носовым участком в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг 8 изображен вид, показывающий другой вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий вторую группу поверхностей заплечика ниппеля и муфты на торце муфты.

На фиг. 9 изображен вид, показывающий другой вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий вторую группу уплотнительных поверхностей ниппеля и муфты на конце муфты.

На фиг. 10 изображен вид, показывающий один пример варианта осуществления настоящего изобретения, в котором соединение согласно настоящему изобретению предусмотрено на ниппельном элементе, конец которого подвергается обжиму для уменьшения диаметра трубы на конце и увеличения толщины стенки выступа ниппеля.

Настоящее изобретение обеспечивает достаточную способность к герметизации, даже если конец ниппеля не подвергается обжиму. Однако если желательно получить очень высокий уровень сопротивления кручению или прочности на сжатие, например, может быть увеличена толщина стенки поверхности заплечика путем образования резьбового соединения согласно настоящему изобретению на конце ниппеля, который предварительно подвергался обжиму (см. фиг. 10). В этом случае, тем не менее, изменение внутреннего диаметра соединения должно быть выбрано таким образом, чтобы не возникла турбулентность.

Варианты осуществления настоящего изобретения были описаны с использованием соединения муфтового типа, как показано на фиг. 2, в качестве примера. Тем не менее, как показано на фиг. 11, настоящее изобретение, как описано выше, может быть применено к соединению, представляющему одно целое с трубой (в котором трубы непосредственно соединены друг с другом без использования муфты, вместо этого на одном конце трубы предусмотрен ниппель, а на другом конце - муфта).

На фиг. 11 изображен вид, показывающий соединение, представляющее одно целое с трубой, в котором ниппельный элемент 1 и муфтовый элемент, предусмотренные на соответствующих концах труб, непосредственно взаимодействуют друг с другом для образования резьбового соединения.

Примеры

Для того, чтобы продемонстрировать результаты настоящего изобретения, был осуществлен анализ численного моделирования методом упругопластических конечных элементов для образцов, представленных в табл. 1.

Образцы, приведенные в табл. 1, представляли собой резьбовые соединения муфтового типа для ОСТО, аналогичные тем, которые показаны на фиг. 2, для использования с 5-1/220# (фунтов на фут) трубами (внешний диаметр 139,7 мм и толщина стенки 9,17 мм). Сталь, использованная для всех образцов, представляла собой сталь, определенную стандартами ΑΡΙ как Р110.

Образец В представлял собой пример для сравнения в форме обычного высококачественного соединения. Он имел форму выступа ниппеля, аналогичную той, которая показана на фиг. 13. На фиг. 13 номера позиций, такие же, как использовались ранее, обозначают те же элементы.

Образцы С-О имеют в основном ту же конструкцию соединения, что и образец А, за исключением того, что размеры различных участков менялись, как показано в табл. 1.

Однако для образца I конец трубы, имеющий вышеописанный размер, подвергался высадке внешней наплавкой, так что его внешний диаметр был увеличен до 148,8 мм и, как показано на фиг. 8, на торце муфты и на соответствующем ниппеле были предусмотрены вторые заплечики, каждый из которых образован плоской поверхностью, перпендикулярной к оси соединения, и имеет толщину, соответствующую величине, на которую труба была высажена.

Образец Ь являлся другим сравнительным примером, в котором поверхности заплечика были предусмотрены на торце муфты (вместо торца ниппеля в соответствии с настоящим изобретением) и на соответствующем месте ниппеля.

Форма резьбы, как показано на фиг. 3, была одинаковой для образцов в отношении конуса (1/18), высоты 74 профиля резьбы (1,575 мм), шага резьбы (5,08 мм) и нагрузочного угла 71 профиля резьбы (3°). Осевой зазор 73 вводимых рабочих сторон профиля резьбы и угол 72 вводимых рабочих сторон профиля резьбы менялись и приведены в табл. 1 вместе с другими размерами соединения, включая относительную толщину выступа (отношение толщины 41 выступа к толщине стенки трубы, когда толщина выступа измерялась в центре участка 50 контактного уплотнения), длину носового участка (длину носо

- 8 008078 вой части) 45, конусность уплотнительных поверхностей (уплотнительный конус) 44, осевую длину участка 50 контакта уплотнения (длину уплотнения), угол 43 заплечика, углы скоса заплечиков ниппеля и муфты, 46 и 47, наличие или отсутствие круговой канавки 32 и расстояние между резьбой и уплотнительной поверхностью ниппеля (в пересчете на шаг резьбы)(см. фиг. 5 и 6).

При анализе методом конечных элементов материал моделировался как упругопластический материал с изотропным упрочнением и модулем упругости в 210 ГПа и номинальным пределом текучести в виде 0,2% условного предела текучести в 110 тыс. фунтов на квадратный дюйм (758 МПа).

Свинчивание осуществлялось для каждого образца путем приведения в контакт поверхностей заплечиков ниппеля и муфты и затем осуществления дополнительно 1,5/100 оборотов вращения.

При первом анализе сжимающая нагрузка (2852 кН), соответствующая 100% предела текучести тела трубы, прикладывалась к каждому свинченному образцу, и оценивалась прочность на сжатие на основе остаточного отношения крутящих моментов, определяемого как значение сохраняющегося крутящего момента, остающегося после снятия нагрузки (соответствующего крутящему моменту отвинчивания, который представляет собой отвертывающий крутящий момент соединения после нагрузки), деленное на крутящий момент свинчивания. (Чем больше отношение, тем меньше развинчивание соединения. Значение, равное по меньшей мере 40%, считается обязательным).

При втором анализе к каждому свинченному образцу прикладывалась последовательность нагрузок, приведенная на фиг. 12 и в табл. 2. Способность к герметизации в отношении внешнего давления оценивалась путем сравнения минимальных значений среднего давления в зоне контакта уплотнения в последовательности. (Чем больше значение, тем лучше способность к герметизации).

Результаты приведены в табл. 3. Из результатов, приведенных в табл. 3, видно, что резьбовое соединение для стальных труб в соответствии с настоящим изобретением имеет более высокий уровень сохраняющегося сопротивления крутящему моменту и поддерживает более высокое давление в зоне контакта, чем любое из приведенных для сравнения соединений, и что поэтому оно имеет отличную прочность на сжатие и способность к герметизации в отношении внешнего давления.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением обеспечивается резьбовое соединение для стальных труб, обладающее отличной прочностью на сжатие и способностью к герметизации в отношении внешнего давления. В то же время облегчается обращение с соединением в полевых условиях. Хотя настоящее изобретение адекватно функционирует, даже если не проводилась такая обработка, как обжим, если обжим для увеличения толщины стенки выступа ниппеля был осуществлен, может быть улучшена не только прочность на сжатие и способность к герметизации в отношении внешнего давления, но и сопротивление крутящему моменту. Для специальных труб, например, труб с очень большой толщиной стенки, посредством дополнительных участков с заплечиком или участков с уплотнением металл-металл может быть достигнут высокий уровень прочности на сжатие, сопротивления крутящему моменту и/или способности к герметизации в отношении внешнего давления.

Хотя настоящее изобретение было описано в отношении предпочтительных вариантов осуществления, они приведены в качестве примера и не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Специалистам в данной области понятно, что могут быть сделаны различные модификации вышеописанных вариантов осуществления, не выходя за пределы объема изобретения, изложенного в формуле изобретения.

Таблица 1

Образец	Относительная толщина выступа* [%]	Длина носовой части [мм]	Конус уплотнения [°]	Осевая длина уплотнения [мм]	Угол заплечика [°]	Угол скоса заплечика ниппеля [ ° ]	Угол скоса заплечика муфты [°]	Канавка муфты	Расстояние между резьбой и уплотнением ниппеля [шаг]	Зазор вводимой рабочей стороны профиля резьбы [микрометр]	Угол вводимой рабочей стороны профиля резьбы [°]	Заплечик на конце ниппеля
А	63	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	о, 4	60	10	Да
В	46	0	20	3,3	15	0	180	Нет	1,7	100	10	Да
С	63	2	11,3	3	0	15	165	Применяется	0,4	60	10	Да
ϋ	63	8	30	3	0	15	165	Применяется	0,4	60	10	Да
Е	56	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	0,4	60	10	Да
Е	63	8	11,3	3	20	15	165	Применяется	0,4	60	10	Да
С	63	8	11,3	3	0	6	174	Применяется	0,4	60	10	Да
Н	63	8	11,3	3	0	15	165	Нет	0,4	60	10	Да
I	63	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	0,4	60	45	Да
Ц	63	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	0,4	60	10	Да
к	63	8	11,3	3	0	6	174	Применяется	0,4	160	45	Да
ь	23	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	0,4	60	10	Нет
м	63	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	0, 4	160	45	Да
N	63	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	0,4	160	10	Да
О	63	8	11,3	3	0	15	165	Применяется	4	60	10	Да

- 9 008078 * Относительная толщина выступа представляла собой отношение толщины выступа к толщине стенки трубы, где толщина выступа представляла собой толщину стенки ниппеля в центре участка контакта уплотнения.

Таблица 2

Этап нагрузки	Условия нагрузки	Размер нагрузки
Осевая нагрузка	Внешняя нагрузка
1	Свинчивание (1,5/100 оборотов от соединения заплечиков)	0 кН	0 Мпа
2	Сжатие в 100% ПТТТ	-2858 кН	0 Мпа
3	Сжатие в 100% ПТТТ + 100% внешнего давления ΑΡΙ	-2858 кН	76,5 Мпа
4	100% внешнего давления ΑΡΙ / э иэтттп ст из лпх/ои’Д гчд агпз \ х х и* -х. х\_ил. хх г х и. ил /	0 кН	76,5 Мпа
5	Напряжение в 67% ПТТТ+ 100% внешнего давления ΑΡΙ	1911 кН	44,1 Мпа
6	Напряжение в 67% ПТТТ (внешнее давление снято)	2852 кН	0 Мпа

ПТТТ: Предел текучести тела трубы

ΑΡΙ: Давление смятия (раздавливающее внешнее давление) тела трубы, определенное в ΑΡΙ Спецификации 5С3.

Таблица 3

Образец	Сохраняющееся отношение крутящих моментов (%), полученное при первом анализе*	Минимальное значение среднего давления в зоне контакта уплотнения (МПа), полученное при втором анализе
А	74	301
В	33	23
С	68	151
ϋ	62	226
Е	59	233
Г	49	203
С	61	242
Н	71	253
I	48	287
σ	78	315
к	58	236

Ь	28	36
М	⁶³ .	211
N	58	233
0	43	108

*(сохраняющийся крутящий момент после снятия нагрузки)(крутящий момент свинчивания)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Резьбовое соединение для стальных труб, содержащее ниппель и муфту, причем ниппель имеет наружную резьбу, уплотнительную поверхность и поверхность заплечика, муфта имеет внутреннюю резьбу, уплотнительную поверхность и поверхность заплечика, причем наружная резьба взаимодействует с внутренней резьбой, уплотнительная поверхность ниппеля взаимодействует с радиальным натягом с соответствующей уплотнительной поверхностью муфты, а поверхность заплечика ниппеля по направлению оси примыкает к соответствующей поверхности заплечика муфты, отличающееся тем, что (ί) поверхность заплечика ниппеля предусмотрена на торце ниппеля, (ίί) уплотнительная поверхность ниппеля расположена на стороне конца трубы около наружной резьбы и (ίίί) на ниппеле между уплотнительной поверхностью и поверхностью заплечика предусмотрен носовой участок, при этом носовой участок не контактирует с участком муфты, обращенным к носовому участку ниппеля.
2. Резьбовое соединение для стальных труб по п.1, отличающееся тем, что носовая часть имеет внешнюю поверхность, которая является цилиндрической.
3. Резьбовое соединение для стальных труб по п.1 или 2, отличающееся тем, что осевая длина носовой части составляет от 4 до 20 мм для труб, имеющих наружный диаметр между 50 и 550 мм.
4. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что резьбовое соединение содержит средство, которое позволяет избежать взаимодействия участка наружной резьбы, расположенного рядом с уплотнительной поверхностью, с внутренней резьбой.
5. Резьбовое соединение для стальных труб по п.4, отличающееся тем, что упомянутое средство представляет собой круговую канавку, выполненную на внутренней поверхности муфты между внутренней резьбой и уплотнительной поверхностью муфты.
6. Резьбовое соединение для стальных труб по п.5, отличающееся тем, что осевая длина круговой канавки, измеренная между внутренней резьбой и уплотнительной поверхностью муфты, составляет от 1,5 до 3,5 шагов резьбы.
7. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что уплотнительная поверхность ниппеля расположена радиально внутри, если отсчитывать от оси ниппеля, (ί) касательной к вершине наружной резьбы и концу ниппеля, и (ίί) продолжения линии 62 впадины профиля наружной резьбы.
8. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что уплотнительная поверхность ниппеля расположена на расстоянии от наружной резьбы, которое составляет не больше одного шага резьбы.
9. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что наружная и внутренняя резьбы являются коническими, и наружная резьба имеет вставной участок, в котором огибающая впадин профиля наружной резьбы имеет уменьшенную конусность по сравнению с конусностью резьбы.
10. Резьбовое соединение для стальных труб по п.9, отличающееся тем, что огибающая впадин профиля наружной резьбы во вставном участке представляет собой цилиндрическую поверхность.
11. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что поверхности заплечиков ниппеля и муфты представляют собой плоские поверхности, перпендикулярные оси соединения.
12. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что поверхности заплечиков ниппеля и муфты являются коническими и образуют угол меньше, чем 16°, с перпендикуляром к оси соединения таким образом, что поверхность заплечика ниппеля зацепляется поверхностью заплечика муфты.
13. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что форма уплотнительной поверхности и ниппеля, и муфты независимо выбирается из (ί) конической поверхности, получаемой в результате вращения вокруг оси соединения прямой линии, наклонной по отношению к оси, (й) вспученной поверхности, получаемой в результате вращения вокруг оси соединения кривой линии, и более конкретно, тороидальной поверхности, если кривая линия представляет собой дугу окружности, и (ίίί) тороидально-конической поверхности, получаемой в результате вращения вокруг оси соединения линии, скомбинированной из наклонной прямой линии и дуги окружности.
14. Резьбовое соединение для стальных труб по п.13, отличающееся тем, что уплотнительная поверхность одного из ниппеля и муфты представляет собой коническую поверхность, в то время как уплотнительная поверхность другого одного ниппеля и муфты представляет собой или тороидальную поверхность, или тороидально-коническую поверхность, при этом конический участок тороидальноконической поверхности расположен на носовой стороне и имеет, по существу, такую же конусность, как и коническая уплотнительная поверхность.
15. Резьбовое соединение для стальных труб по п.13 или 14, отличающееся тем, что конусность уплотнительной поверхности составляет от 5 до 25°.
16. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-15, отличающееся тем, что внутренняя поверхность ниппеля около поверхности заплечика имеет скос, так что внутренний край заплечи

- 11 008078 ка ниппеля образует круг, концентричный оси соединения.
17. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-16, отличающееся тем, что внутренняя поверхность муфты около поверхности заплечика имеет скос.
18. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-17, отличающееся тем, что наружная резьба и внутренняя резьба каждая имеют в основном трапецеидальную форму, которая содержит нагрузочную рабочую сторону профиля резьбы, вводимую рабочую сторону профиля резьбы, впадину профиля резьбы и вершину профиля резьбы, угол вводимых рабочих сторон профиля резьбы с перпендикуляром к оси соединения составляет не меньше 3 и не больше 36°.
19. Резьбовое соединение для стальных труб по п.18, отличающееся тем, что между нагрузочными рабочими сторонами профиля резьбы обеспечивается контакт, а осевой зазор между вводимыми рабочими сторонами профиля наружной и внутренней резьбы, когда резьбовое соединение свинчено, составляет не менее 10 и не более 150 мкм.
20. Резьбовое соединение для стальных труб по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что в резьбовом соединении для стальных труб дополнительно предусмотрена вторая группа поверхностей заплечиков и/или вторая группа уплотнительных поверхностей на конце муфты.