Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРУБНЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВИНЧИВАНИИ-РАЗВИНЧИВАНИИ В КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЕ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний резьбовых соединений, и может быть использовано для исследований износа резьбовых соединений труб нефтяного сортамента при свинчивании-развинчивании в коррозионной среде.

Известен стенд для испытания замковых соединений бурильных труб на износ, включающий вышечно-лебедочный блок буровой установки для манипуляций с полномасштабными бурильными трубами и автоматический буровой ключ АКБ для свинчивания-развинчивания замковых резьб бурильных труб [Кузьминых Д. В. Совершенствование методов повышения долговечности замкового соединения бурильной колонный при многократном свинчивании: дис. канд. техн. наук: 05.02.13 / Д. В. Кузьминых; рук. работы И.Ю. Быков. - Ухта: УГТУ, 2011. - С. 60-63.].

Недостатками известного стенда являются громоздкость оборудования, требующая использования полномасштабных бурильных труб, бурового подъемного и вращательно-раскрепительного оборудования, невозможность испытаний резьбовых соединений насосно-компрессорных труб, в том числе в коррозионной среде.

Прототипом предлагаемого стенда является стенд для испытания замковых резьб на износ, включающий станину, на которой размещены шестеренчатый редуктор и гидромоторы для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений с заданным крутящим моментом, узел захвата и удержания образца, испытуемый образец, содержащий муфту, ниппель и удлинитель, а также колонны, гидроцилиндры и подвижную раму для создания осевой нагрузки на резьбовое соединение [Стенд для испытания замковых резьб на износ: А. с. СССР 720132, M. Кл² Е21В 17/00; опубл. 05.03.80, Бюл. №9. - 5 с.].

Недостатком известного решения является отсутствие возможности проведения испытаний резьбовых соединений в коррозионной среде и сложность гидравлического механизма для создания осевой нагрузки на резьбовое соединение.

Задачей изобретения является повышение эффективности испытаний резьбовых соединений труб на износ в коррозионной среде с созданием осевой нагрузки на резьбу за счет использования замкнутого контейнера с коррозионной жидкостью и пружинного механизма нагружения резьбового соединения.

Технический результат заключается в возможности испытания образцов резьбовых соединений труб в коррозионной среде с созданием осевой нагрузки на резьбу.

Поставленная задача решается описываемым стендом для испытания трубных резьбовых соединений при свинчивании-развинчивании в коррозионной среде, включающим станину, жестко соединенный с ней центратор, привод с вращателем водила для свинчивания резьбового соединения с заданным крутящим моментом и развинчивания его, устройство зажимное с секторными клиньями, при этом устройство зажимное снабжено механизмом раскрепления клиньев, размещено в центраторе и удерживает муфту от вращения, трубный ключ оснащен регистратором момента раскрепления резьбового соединения, ниппель снабжен съемной крышкой с фиксаторами от проворачивания, центральным прямоугольным отверстием со скругленными короткими сторонами, обжат трубным ключом для вращения ниппеля, оборудован силовой пружиной с затяжной гайкой, пружина и гайка размещены на верхнем конце центрального стержня, причем верхний конец стержня выполнен с двусторонней лыской для прохода через центральное отверстие крышки, а нижний снабжен резьбой и свободно ввинчен в донную заглушку контейнера, контейнер соединен с нижней резьбой муфты, образует замкнутый внутренний объем и заполнен агрессивной коррозионной или другой жидкой средой.

На фиг. 1 представлен схематично общий вид стенда для испытания трубных резьбовых соединений при свинчивании-развинчивании в коррозионной среде, на фиг. 2 изображено испытуемое резьбовое соединение в сборе, продольный разрез.

Стенд для испытания трубных резьбовых соединений при свинчивании-развинчивании в коррозионной среде содержит станину 1, размещенный на ней электропривод 2, шестеренчатый редуктор 3; вращатель 4, предназначенный для передачи крутящего момента на водило 5; центратор 6, в коническом седле которого установлено устройство зажимное 7, оснащенное винтами раскрепительными 8, выполненное в виде секторных клиньев и служащее для удержания от проворачивания муфты испытуемого резьбового соединения 9; трубный ключ 10, оснащенный регистратором момента раскрепления 11 и закрепленный на ниппеле испытуемого резьбового соединения 12; центральный стержень 13, выполненный с двусторонней лыской верхнего конца и нижним свободно ввинченный в резьбовое отверстие 14 заглушки донной 15, имеющей сливной штуцер 16, предназначенный для слива жидкости после окончания эксперимента или замены ее в процессе испытаний; замкнутый контейнер 17; пружину силовую 18, сжимаемую гайкой затяжной 19 и опирающуюся в крышку съемную 20 с центральным отверстием 21 в форме прямоугольника со скругленными короткими сторонами, рым-болтами 22 по ГОСТ 4751-73 и фиксатором 23, предотвращающим от проворачивания при свинчивании или развинчивании.

Стенд работает следующим образом. Муфта 9 испытуемого образца удерживается неподвижно в устройстве зажимном 7, выполненном в виде секторных клиньев с механизмом раскрепления, например, в виде винтов раскрепительных 8, и размещается в конусообразном седле центратора 6, опирающегося на станину 1. В верхнюю часть муфты 9 ввинчивается ниппель 12 испытуемого образца и обжимается трубным ключом 10, оснащенным регистратором 11 момента раскрепления резьбового соединения, например динамометрическим ключом. Вращение трубного ключа 10 осуществляется водилом 5 с помощью вращателя 4, обеспечивающего затяжку резьбового соединения с заданным крутящим моментом и приводимым во вращение в прямом и обратном направлениях через шестеренчатый редуктор 3 с помощью электропривода 2. Вращение трубного ключа 10 по часовой стрелке обеспечивает свинчивание резьбового соединения с заданным крутящим моментом, против часовой стрелки - развинчивание резьбового соединения с регистрацией момента его раскрепления.

Для имитации осевой нагрузки на резьбовое соединение от массы свинчиваемой или развинчиваемой трубы конструкция испытуемого образца снабжена силовой пружиной 18, которая размещается на верхнем конце центрального стержня 13 между съемной крышкой 20 и гайкой затяжной 19. Такой прием позволяет создать заданную осевую нагрузку на резьбовое соединение путем сжатия пружины силовой 18 с помощью гайки затяжной 19. При этом съемная крышка 20 служит опорой для силовой пружины 18 и фиксируется на ниппеле 12 от проворачивания фиксатором 23. Кроме того, для обеспечения синхронного вращения ниппеля 12 и центрального стержня 13 его верхний конец выполнен с двусторонней лыской, а центральное отверстие 21 съемной крышки 20 образует ответную форму в виде прямоугольника со скругленными короткими сторонами. При этом центральный стержень 13 пропущен через всю конструкцию испытуемого образца и нижним концом свободно ввинчен в резьбовое отверстие 14 заглушки донной 15. При свинчивании-развинчивании резьбового соединения центральный стержень 13 синхронно ввинчивается или вывинчивается из резьбового отверстия 14 заглушки донной 15, сохраняя постоянство сжатия пружины силовой 18, имитирующей осевую нагрузку на резьбовое соединение в процессе всего цикла испытаний.

Для имитации солевой или другой (абразивной, щелочной, кислотной и т.п.) агрессии на резьбовое соединение конструкция образца оснащена замкнутым контейнером 17, имеющим донную заглушку 15 с резьбовым отверстием 14 и подсоединенным на резьбе к нижней части муфты 9. При этом внутри испытуемого образца образуется замкнутый объем, который заполняют агрессивной коррозионной или другой средой, например, пластовой водой, щелочью, кислотой, абразивной жидкостью и т.п. При свинчивании-развинчивании резьбового соединения агрессивная среда будет периодически воздействовать на поверхность резьбы. Для слива жидкости после окончания эксперимента или замены ее в процессе испытаний служит сливной штуцер 16. Для извлечения конструкции испытуемого образца в сборе из устройства зажимного 7 центратора 6 служат рым-болты 22 по ГОСТ 4751-73.