(11)	027230 (13) B1	Разделы: A B C E F G H
(21)	201290708
(22)	2011.01.25
(51)	E21B 17/02 (2006.01)
(31)	12/695,569
(32)	2010.01.28
(33)	US
(43)	2013.02.28
(86)	PCT/IB2011/050329
(87)	WO 2011/092630 2011.08.04
(71)	(73) САНСТОУН ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи (US)
(72)	Хьюз Уилльям Джеймс, Лэйн Брайан, Бриггс Гари Маршалл (US)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	СОЕДИНЕНИЕ С КОНУСНЫМИ ШЛИЦАМИ ДЛЯ БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ, ОБСАДНОЙ ТРУБЫ И НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОЙ ТРУБЫ

(57) 1. Устройство для соединения секций труб друг с другом, содержащее первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов расположено на периферийной внешней поверхности первой замковой детали, и продолжающихся в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины первого множества шлицов разнесены от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, и при этом первое множество шлицов проходит во внешнем направлении от внешней поверхности первого цилиндрического участка, второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов расположено на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали, и проходящих во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины второго множества шлицов разнесены от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью, и при этом второе множество шлицов проходит по направлению внутрь от внутренней поверхности второго цилиндрического участка, и при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее соединительную муфту, предназначенную для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом, имеющую первый внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру первой замковой детали, и второй внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру второй замковой детали, и включающую в себя первый участок резьбы на внутренней поверхности соединительной муфты, имеющей второй диаметр, при этом второй диаметр больше первого диаметра, при этом вторая замковая деталь включает в себя второй участок резьбы на ее периферийной внешней поверхности, выполненный с возможностью свинчивания с первым участком резьбы для соединения соединительной муфты со второй замковой деталью, и имеется кольцо, соединенное с периферийной внешней поверхностью первой замковой детали, имеющее наружный диаметр, по существу, равный второму диаметру, и выполненное с возможностью предотвращения соскальзывания соединительной муфты с первой замковой деталью при соединении первой замковой детали и второй замковой детали.

3. Устройство по п.2, в котором пары боковых поверхностей каждого шлица из первого множества шлицов заклинены между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов и расположены на них при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом, при этом соединение затянуто для заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежной пары второго множества шлицов с заданным усилием.

4. Устройство по пп.1, 2 или 3, в котором вершины каждого шлица первого множества шлицов и каждого шлица второго множества шлицов выполнены с такой конфигурацией, что при выполнении соединения образуется первое множество зазоров между каждой вершиной первого множества шлицов и основаниями смежных шлицов второго множества шлицов и второе множество зазоров между каждой вершиной второго множества шлицов и основаниями смежных шлицов первого множества шлицов.

5. Устройство по п.4, в котором первое множество зазоров и второе множество зазоров имеют значение длины, находящееся в диапазоне от 3/32 дюйма до 9/32 дюйма в осевом направлении, когда соединение образовано.

6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором первая замковая деталь является охватываемой замковой деталью и вторая замковая деталь является охватывающей замковой деталью, при этом каждый шлиц первого множества шлицов и каждый шлиц второго множества шлицов имеет размер, по существу, одинаковый, так что первая замковая деталь может соединяться со второй замковой деталью с различными ориентациями.

7. Устройство по любому из пп.1-6, дополнительно содержащее шлиц ориентации второго множества шлицов, имеющий размер, существенно отличающийся от других шлицов второго множества шлицов, и более широкий, чем другие шлицы второго множества шлицов, и углубленную зону, выполненную на первой замковой детали вблизи первого конца, расположенную между парой смежных шлицов второго множества шлицов и приспособленную для размещения шлица ориентации, при этом шлиц ориентации и углубленная зона поддерживают фиксированную ориентацию для соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.

8. Устройство по п.7, в котором шлиц ориентации является первым шлицом ориентации, и углубленная зона является первой углубленной зоной, и дополнительно имеются дополнительный шлиц ориентации второго множества шлицов, имеющий размер, существенно отличающийся от других шлицов второго множества шлицов, и дополнительная углубленная зона, расположенная на первой замковой детали вблизи первого конца, расположенная между парой шлицов второго множества шлицов и приспособленная для размещения шлица ориентации, при этом дополнительный шлиц ориентации и дополнительная углубленная зона поддерживают фиксированную ориентацию для соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью.

9. Устройство по любому из пп.1-8, дополнительно содержащее первое множество электрических соединительных устройств, расположенных между основаниями шлицов первого множества шлицов, и второе множество электрических соединительных устройств, расположенных на вершинах шлицов второго множества шлицов, при этом второе множество электрических соединительных устройств выполнено с возможностью соединения с первым множеством электрических соединительных устройств при соединении первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом.

10. Устройство по любому из пп.1-8, дополнительно содержащее дополнительный шлиц, расположенный вблизи первого конца, проходящий в первом осевом направлении первой замковой детали к первому концу и имеющий вершину и пару боковых поверхностей, по существу, параллельных друг другу, первое множество электрических соединительных устройств, расположенных на вершине дополнительного шлица, углубленную зону, расположенную в шлице второго множества шлицов и имеющую пару сторон и основание, причем пара сторон проходит во втором осевом направлении второй замковой детали и, по существу, параллельны друг другу, при этом углубленная зона приспособлена для размещения дополнительного шлица при соединении первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом, и второе множество электрических соединительных устройств, расположенных на основании углубленной зоны и выполненных с возможностью соединения с первым множеством электрических соединительных устройств при соединении первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом.

11. Устройство по любому из пп.1-10, в котором острый угол, образованный парой боковых поверхностей первого множества шлицов, и острый угол, образованный парой боковых поверхностей второго множества шлицов, каждый имеет величину в диапазоне от около 10 до около 50°.

12. Устройство по любому из пп.1-11, в котором первая замковая деталь и вторая замковая деталь имеют цилиндрическую форму, имеющую центральную ось, при этом каждая боковая поверхность из пары боковых поверхностей в первом множестве шлицов и во втором множестве шлицов имеет грань, образующую угол наклона боковой поверхности, который является углом между первой линией, проходящей от центральной оси через радиальную среднюю точку грани боковой поверхности, и второй линией, касательной в радиальной средней точке к грани боковой поверхности, при этом угол наклона боковой поверхности имеет величину в диапазоне от около плюс 30 до минус 30°.

13. Устройство по любому из пп.1-12, в котором один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов, одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, и указанная углубленная зона другого размера вмещает в себя указанный шлиц другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь являются взаимно соединенными.

14. Способ соединения секций труб друг с другом, содержащий следующие стадии:

выполнение первого множества шлицов вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов размещают на периферийной внешней поверхности первой замковой детали и указанное первое множество шлицов проходит в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины первого множества шлицов разносят от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, при этом первое множество шлицов проходит по направлению наружу от внешней поверхности первого цилиндрического участка;

выполнение второго множества шлицов вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов размещают на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали и указанное второе множество шлицов проходит во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины второго множества шлицов разносят от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью и при этом второе множество шлицов проходит по направлению внутрь от внутренней поверхности второго цилиндрического участка; и

соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения, при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между шлицами смежной пары второго множества шлицов.

15. Способ по п.14, дополнительно содержащий следующие стадии:

установка соединительной муфты вокруг первой замковой детали, при этом соединительная муфта имеет первый внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру первой замковой детали, и второй внутренний диаметр, по существу, равный наружному диаметру второй замковой детали, и содержит первый участок резьбы на ее внутренней поверхности, имеющей второй диаметр, при этом второй диаметр больше первого диаметра и вторая замковая деталь имеет второй участок резьбы на ее наружной периферийной поверхности;

установка кольца вокруг указанной наружной периферийной поверхности первой замковой детали, при этом кольцо имеет наружный диаметр, по существу, равный второму диаметру;

совмещение первого участка резьбы на внутренней поверхности соединительной муфты со вторым участком резьбы на наружной периферийной поверхности второй замковой детали;

поворот соединительной муфты в направлении резьбы для соединения соединительной муфты со второй замковой деталью и

затягивание соединения соединительной муфты со второй замковой деталью для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом, при этом кольцо предотвращает соскальзывание соединительной муфты с первой замковой детали при соединении первой замковой детали и второй замковой детали.

16. Способ по п.15, в котором затягивание соединения соединительной муфты со второй замковой деталью для скрепления первой замковой детали и второй замковой детали друг с другом дополнительно содержит заклинивание пары боковых поверхностей каждого шлица из первого множества шлицов между боковыми поверхностями смежных шлицов второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом и затягивание соединительной муфты для заклинивания первого множества шлицов между шлицами смежной пары второго множества шлицов с заданным усилием.

17. Способ по пп.14, 15 или 16, в котором вершины каждого шлица первого множества шлицов и каждого шлица второго множества шлицов выполнены с такой конфигурацией, что при выполнении соединения образуется первое множество зазоров между каждой вершиной первого множества шлицов и основаниями смежных шлицов второго множества шлицов и второе множество зазоров между каждой вершиной второго множества шлицов и основаниями смежных шлицов первого множества шлицов.

18. Способ по любому из пп.14-17, в котором один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов, одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, причем соединяют первый конец первой замковой детали и второй конец второй замковой детали друг с другом для образования соединения, при этом способ дополнительно содержит этап размещения указанного шлица другого размера в указанную углубленную зону другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь взаимно соединены.

19. Устройство для соединения секций труб друг с другом, содержащее первое множество шлицов, расположенных вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов расположено на периферийной внешней поверхности первой замковой детали, и продолжающихся в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины первого множества шлицов разнесены от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, и при этом первое множество шлицов проходит во внешнем направлении от внешней поверхности первого цилиндрического участка, причем

один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов,

второе множество шлицов, расположенных вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов расположено на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали, и проходящих во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины второго множества шлицов разнесены от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью, и

при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между множеством углубленных зон, образованных смежными парами шлицов из второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью, и при этом

одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, и причем указанная углубленная зона другого размера вмещает в себя указанный шлиц другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь являются взаимно соединенными.

20. Устройство по п.19 дополнительно содержащее

первое множество электрических соединительных устройств, расположенных между основаниями шлицов первого множества шлицов, и

второе множество электрических соединительных устройств, расположенных на вершинах шлицов второго множества шлицов, причем второе множество электрических соединительных устройств выполнены с возможностью соединения с первым множеством электрических соединительных устройств, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь соединены друг с другом.

21. Устройство по п.19 или 20, в котором первая замковая деталь и вторая замковая деталь содержат по меньшей мере один из материалов, выбранных из группы, состоящей из стали, нержавеющей стали, никеля, меди, алюминия, титана, бетона, инженерной керамики, полимерной смолы, армированной волокнами, термопласта, термоотверждаемого полимера, высокотехнологичного полимера, смесей высокотехнологичных полимеров.

22. Устройство по п.19, 20 или 21, в котором первая замковая деталь соединена с концом одного из штанги, бурильной трубы, обсадной трубы, насосно-компрессорной трубы и хвостовика, и причем вторая замковая деталь соединена с концом одного из: штанги, бурильной трубы, обсадной трубы, насосно-компрессорной трубы и хвостовика.

23. Устройство по любому из пп.19-22, в котором первая замковая деталь интегрирована в конец одного из: штанги, бурильной трубы, обсадной трубы, насосно-компрессорной трубы и хвостовика.

24. Способ соединения секций труб друг с другом, посредством устройства по п.19, содержащий следующие стадии:

выполнение первого множества шлицов вблизи первого конца первой замковой детали, причем первое множество шлицов размещают на периферийной внешней поверхности первой замковой детали и указанное первое множество шлицов проходит в первом осевом направлении к первому концу и в первом радиальном направлении от периферийной внешней поверхности наружу, причем каждый из первого множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, причем вершины первого множества шлицов разносят от первого конца первой замковой детали, которая образует первый цилиндрический участок с внешней поверхностью, при этом первое множество шлицов проходит по направлению наружу от внешней поверхности первого цилиндрического участка, причем

один шлиц из первого множества шлицов имеет размер, отличный от размера других шлицов первого множества шлицов,

выполнение второго множества шлицов вблизи второго конца второй замковой детали, причем второе множество шлицов размещают на периферийной внутренней поверхности второй замковой детали и указанное второе множество шлицов проходит во втором осевом направлении ко второму концу и во втором радиальном направлении от периферийной внутренней поверхности по направлению внутрь, причем каждый из второго множества шлицов имеет основание, вершину и пару боковых поверхностей, проходящих от основания к вершине и образующих острый угол, при этом вершины второго множества шлицов разносят от второго конца второй замковой детали, которая образует второй цилиндрический участок с внутренней поверхностью, и при этом второе множество шлицов проходит по направлению внутрь от внутренней поверхности второго цилиндрического участка, и

соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения, при этом каждый шлиц из первого множества шлицов выполнен с возможностью размещения между множеством углубленных зон, образованных смежными парами шлицов из второго множества шлицов при соединении первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения между первой замковой деталью и второй замковой деталью, и при этом

одна углубленная зона из множества углубленных зон имеет размер, отличный от размера других углубленных зон из указанного множества углубленных зон, и

соединение первого конца первой замковой детали и второго конца второй замковой детали друг с другом для образования соединения, и

размещение шлица другого размера в углубленной зоне другого размера, когда первая замковая деталь и вторая замковая деталь являются взаимно соединенными.