Номер патента: 4342

Опубликовано: 29.04.2004

Автор: Вердиллон Лионель

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Трубный резьбовой элемент, охватываемый или охватывающий (2, 51, 62), имеющий противоусталостный профиль резьбы, предназначенный для использования трубного резьбового соединения (100, 200) и способный противостоять внешним механическим воздействиям, как статическим, так и циклически изменяющимся, выполненный на конце трубы (101, 102, 202) и содержащий охватываемую резьбу (3) на своей наружной периферийной поверхности или охватывающую резьбу (4) на своей внутренней периферийной поверхности, так что данный резьбовой элемент является охватываемым или охватывающим, причем этот трубный резьбовой элемент содержит вырез, выполненный в форме кольцевой выемки (30, 31) в стенке резьбового элемента, расположенный против резьбы (3, 4) на периферийной поверхности (103, 104) трубного резьбового элемента, противоположной той его поверхности, где выполнена резьба, и не затрагивающий геометрию витков (11, 12) резьбы, отличающийся тем, что толщина стенки под резьбой уменьшена при помощи кольцевой выемки (30, 31), по меньшей мере, на уровне первых находящихся в зацеплении витков резьбы таким образом, чтобы уменьшить их жесткость.

2. Трубный резьбовой элемент по п.1, отличающийся тем, что кольцевая выемка начинается под первым находящимся в зацеплении витком (21, 22) резьбы.

3. Трубный резьбовой элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая выемка заканчивается в осевом интервале, заключенном между средним сечением резьбы и сечением, расположенным на уровне последних находящихся в зацеплении витков резьбы.

4. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что кольцевая выемка (30, 31) имеет форму тела вращения по отношению к оси (XX) трубного резьбового элемента.

5. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кольцевая выемка (30, 31) уменьшает под собой жесткость стенки, которая включает витки резьбы, выполненные переменным и плавным образом вдоль осевого направления трубного резьбового элемента.

6. Трубный резьбовой элемент по п.5, отличающийся тем, что на уровне кольцевой выемки толщина стенки под резьбой является минимальной в поперечной плоскости (40, 41), расположенной в интервале между первым находящимся в зацеплении витком резьбы (21, 22) и шестым находящимся в зацеплении витком резьбы (28, 29).

7. Трубный резьбовой элемент по п.6, отличающийся тем, что на уровне кольцевой выемки минимальная толщина стенки под резьбой (emin1, emin2) превышает или равна высоте профиля витка резьбы (hf).

8. Трубный резьбовой элемент по п. 6, отличающийся тем, что минимальная толщина стенки под резьбой (emin1, emin2) по существу равна удвоенной высоте профиля витка резьбы (hf).

9. Трубный резьбовой элемент по п.6, отличающийся тем, что толщина стенки под резьбой является минимальной и постоянной на некотором осевом расстоянии, отличном от нуля.

10. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что вследствие наличия кольцевой выемки толщина стенки под резьбой имеет величину в диапазоне от 100 до 120% от минимальной толщины стенки под резьбой в зоне (EF' HI), или так называемой зоне малой жесткости, расположенной вокруг поперечной плоскости минимальной толщины стенки под резьбой (40, 41), причем эта зона малой жесткости проходит на осевой длине, превышающей или равной трем шагам витков резьбы.

11. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что профиль кольцевой выемки выполнен таким, что критическое сечение резьбового элемента для растягивающих усилий расположено за пределами зоны удаления материала в выемке.

12. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что вследствие наличия кольцевой выемки толщина стенки под резьбой на уровне трех последних находящихся в зацеплении витков имеет величину, заключенную в диапазоне от 80 до 100% от толщины стенки под резьбой за пределами зоны удаления материала в выемке.

13. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что кольцевая выемка содержит боковые поверхности (36, 37, 38, 39), угол наклона которых по отношению к оси данного трубного резьбового элемента имеет величину, меньшую или равную 45ш.

14. Трубный резьбовой элемент по п.13, отличающийся тем, что боковая поверхность кольцевой выемки, расположенная со стороны свободного конца резьбового элемента (36, 37), имеет, в основном, более крутой наклон по отношению к оси этого резьбового элемента, чем боковая поверхность этой кольцевой выемки (38, 39), расположенная с противоположной стороны резьбового элемента.

15. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что профиль кольцевой выемки представляет собой регулярную кривую, образованную последовательностью дуг окружностей, имеющих конечные или бесконечные радиусы и тангенциально соединенных друг с другом.

16. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что кольцевая выемка соединяется с обычной, не содержащей зоны удаления материала, частью периферийной поверхности трубы, в которой выполнена кольцевая выемка, при помощи тангенциальной зоны соединения (32, 33, 35), имеющей тороидальную форму.

17. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что кольцевая выемка частично или целиком заполнена материалом (50), модуль упругости которого меньше модуля упругости материала, из которого изготовлен трубный резьбовой элемент.

18. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что резьба представляет собой резьбу с витками трапециевидной формы (11, 12).

19. Трубное резьбовое соединение (100, 200), предназначенное для противостояния внешним механическим воздействиям как статического, так циклически изменяющегося характера, содержащее охватываемый трубный резьбовой элемент, расположенный на конце первой трубы (101) и соединенный при помощи свинчивания с охватывающим трубным резьбовым элементом, расположенным на конце второй трубы (102, 202), посредством охватываемой резьбы (3), выполненной на охватываемом трубном резьбовом элементе, и охватывающей резьбы (4), выполненной на охватывающем трубном резьбовом элементе, отличающееся тем, что по меньшей мере один из трубных резьбовых элементов, охватываемый или охватывающий, представляет собой трубный резьбовой элемент типа элемента (2, 51, 62) в соответствии с любым из пп.1-18.

20. Трубное резьбовое соединение (100, 200) по п.19, отличающееся тем, что оба трубных резьбовых элемента, охватываемый и охватывающий, представляют собой трубные резьбовые элементы типа элементов (2, 51, 62) в соответствии с любым из пп.1-18.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение касается охватываемого или охватывающего трубного резьбового элемента резьбового трубного соединения,способного противостоять воздействию как статических, так и циклически изменяющихся механических напряжений. Настоящее изобретение касается также резьбового трубного соединения, приспособленного для противостояния как статическим,так и циклически изменяющимся механическим напряжениям. Резьбовые трубные соединения содержат охватываемый резьбовой элемент, расположенный на конце первой трубы, и охватывающий резьбовой элемент, расположенный на конце второй трубы, которая может представлять собой трубу большой длины или трубную муфту. Такие резьбовые соединения используются, в частности, для формирования колонны обсадных труб, или колонны эксплуатационных труб,или колонны бурильных труб, используемых для скважин, предназначенных для добычи углеводородного сырья, или для аналогичных скважин другого типа, таких, например, как скважины геотермического назначения. Американский Институт Нефти (API) определяет в своей спецификации API 5B характеристики резьбовых соединений между обсадными трубами или между эксплуатационными трубами с использованием, в частности, конической резьбы с закругленными треугольными или с трапециевидными профилями витков резьбы. Известны также и другие типы резьбовых трубных соединений, в которых используется,например, двухступенчатая резьба цилиндрического или конического профиля (смотри, например, патенты США 4521042, 5687999). До недавнего времени обсадные или эксплуатационные трубы, главным образом, должны были быть способны противостоять различным сочетаниям статических механических воздействий (таких, например, как усилия растяжения, усилия осевого сжатия, усилия, вызывающие плоский изгиб, а также внутреннее или наружное давление), несмотря на их ограниченную толщину, являющуюся следствием необходимости их использования в глубоких скважинах, где приходится вставлять друг в друга различные колонны труб с разными диаметрами. Напротив, бурильные трубы, которые используются только для бурения скважин, подвергаются значительным циклически изменяющимся (то есть динамическим) механическим воздействиям, но не подвергаются ограничениям, касающимся их габаритных размеров, поскольку только одна колонна труб заданного диаметра опускается в скважину в данный момент времени. Механические воздействия циклического характера, если они не ограничены строго, приводят при эксплуатации к усталостным разру 004342 2 шениям, возникающим в корневой части профиля витков резьбы, обычно со стороны рабочих боковых поверхностей профиля резьбы,которые в эксплуатации находятся под нагрузкой, особенно на уровне последних находящихся в зацеплении витков резьбы каждого из резьбовых элементов соединений бурильных труб. В последующем описании первыми витками резьбы будут называться те витки резьбы,которые на виде в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось данного резьбового элемента, расположены со стороны свободного конца этого резьбового элемента. При этом последними витками резьбы, следовательно,будут называться те витки резьбы, которые расположены на другом конце этого резьбового элемента. Под витком резьбы, находящимся в зацеплении, в данном случае следует понимать, прежде всего, витки трубного резьбового соединения, которые обеспечивают передачу нагрузки от одного трубного резьбового элемента к другому сопряженному с ним трубному резьбовому элементу. В том случае, когда данное резьбовое соединение подвергается воздействию внешних растягивающих усилий, находящимися в зацеплении витками резьбы являются те витки, рабочие боковые поверхности которых находятся в контакте друг с другом и обеспечивают передачу нагрузки от одного резьбового элемента к другому сопряженному с ним резьбовому элементу. В более широком смысле под находящимися в зацеплении витками резьбы одного трубного резьбового элемента следует понимать витки, предназначенные для передачи нагрузки на соответствующие витки резьбы сопряженного с ним трубного резьбового элемента в том случае, когда два этих трубных резьбовых элемента будут соединены друг с другом для формирования трубного резьбового соединения. Положение находящихся в зацеплении витков резьбы трубного резьбового элемента известно из чертежа данного трубного резьбового элемента. Эти теоретические данные определяются номинальными размерами резьбовых элементов, которые должны быть соединены между собой. Положение последних или первых находящихся в зацеплении витков резьбы, таким образом, может быть точно определено на трубном резьбовом элементе, предназначенном для использования в трубном резьбовом соединении. Однако проблема усталостной стойкости в настоящее время ставится не только для колонн бурильных труб, но также и для колонн эксплуатационных труб, используемых в некоторых скважинах, предназначенных для добычи углеводородного сырья. 3 При этом трубные резьбовые соединения,обеспечивающие возможность формирования таких колонн, должны быть способны выдерживать одновременно как высокие статические механические напряжения, так и циклически изменяющиеся механические напряжения. В настоящее время встречаются такие же требования к устойчивости по отношению к внешним механическим воздействиям в используемых под водой колоннах труб, связывающих дно моря с плавучими платформами, обеспечивающими добычу углеводородного сырья в море. Такие колонны труб, называемые специалистами в данной области техники английским термином "risers", действительно подвергаются воздействию циклически изменяющихся механических напряжений, возникающих, в частности, вследствие наличия морских течений, которые вызывают вибрации колонны труб, вследствие волнения моря, приливов и отливов, а также вследствие возможного перемещения самих этих платформ и любых внешних воздействий, которые вызывают, главным образом, циклически изменяющиеся напряжения изгиба и/или растяжения или сжатия. Такие требования к устойчивости по отношению к внешним механическим воздействиям встречаются также в наземных скважинах, в частности, в процессе опускания колонны труб с вращением для цементации скважин в часто встречающихся случаях скважин, отклоняющихся от вертикали и представляющих изгибы,причем в процессе этого опускания с вращением возникают напряжения вращательного изгиба. Именно поэтому были предприняты попытки усовершенствовать трубные резьбовые соединения для обсадных труб, эксплуатационных труб или для трубных колонн типа "risers",таким образом, чтобы повысить их усталостную стойкость. Существующее состояние техники резьбовых соединений, как трубных, так и не являющихся трубными (например, резьбовых соединений типа винт-гайка), предлагает средства для повышения усталостной стойкости резьбовых соединений, подвергающихся воздействию осевых растягивающих нагрузок, которые могут изменяться циклическим образом. В международной публикации WO 00/06936 описан охватывающий резьбовой элемент, предназначенный для трубного резьбового соединения, периферийная наружная поверхность которого является конической, причем диаметр этой поверхности уменьшается по мере приближения к охватывающему свободному концу таким образом, чтобы толщина материала под резьбой была уменьшенной на уровне первых витков резьбы. Результатом этого является также высокая чувствительность к ударам этого свободного охватывающего конца, который является очень тонким. 4 В многочисленных патентных документах,среди которых можно упомянуть патент США 5779416 и патентные заявки Японии 04.157.280 и 04.157.283, используется кольцевая канавка U-образной формы, расположенная за последними находящимися в зацеплении охватываемыми витками в не содержащей резьбы части при растяжении охватываемого резьбового элемента. Такая кольцевая канавка уменьшает критическое сечение резьбового соединения,которое представляет собой сечение наиболее нагруженной растяжением в осевом направлении стенки, и, соответственно, ухудшает статические характеристики данного резьбового соединения при растягивающих внешних воздействиях. В патенте США 3933074 описана гайка,предназначенная для болтового соединения,внутренняя резьба которой прерывается на уровне первых находящихся в зацеплении витков резьбы при помощи нескольких полых осевых канавок, равномерно распределенных на периферийной части резьбы таким образом,чтобы сместить зону максимальной передачи осевого растягивающего напряжения между винтом и гайкой в направлении от первого находящегося в зацеплении охватывающего витка резьбы в сторону середины осевой длины данной гайки. Эти канавки, длина которых может достигать половины длины резьбовой части данного резьбового элемента и глубина которых может достигать 80% от высоты витка резьбы, увеличивают гибкость первых находящихся в зацеплении витков резьбы, но примерно на 20% уменьшают рабочую боковую поверхность этих витков резьбы в зоне, где эти канавки выполнены, что представляет собой определенный недостаток в том случае, когда необходимо обеспечить повышенную стойкость к статическим механическим воздействиям и получить трубное резьбовое соединение, обеспечивающее герметичность между внутренним и внешним пространством соединенных таким образом труб. Кроме того, технические решения, предназначенные для болтовых соединений, в которых гайки находятся в состоянии упора со стороны первых витков резьбы рядом с головкой винта(то есть со стороны последних витков резьбы винта), не могут быть применены непосредственно к трубным резьбовым соединениям. В патенте Франции 1317815 описана кольцевая канавка, имеющая профиль относительно неглубокой ванночки и выполненная на наружной периферийной поверхности охватывающего резьбового элемента бурильной трубы. Как можно видеть на приведенных в этом патентном документе фигурах, такая кольцевая канавка расположена в средней части резьбы и не затрагивает стенку на уровне первых или последних витков этой резьбы. Эта канавка по 5 зволяет рассредоточить места концентрации механических напряжений на всей совокупности охватываемой резьбы, повышая при этом уровень механических напряжений на уровне витков резьбы, расположенных под канавкой в направлении середины резьбового участка. Однако в этом патентном документе ничего не сказано о том, каким механическим воздействиям соответствуют поля напряжений,проиллюстрированные на этих фигурах (кручение, растяжение, сжатие, изгиб). Представляется, что речь идет о напряжениях, просто являющихся следствием состояния свинчивания с определенным моментом резьбовых элементов бурильных труб. Здесь также следует отметить, что на основе приведенных в этом патентном документе фигур, канавка содержит плоскую донную часть, параллельную оси данного резьбового соединения, и отвесные боковые поверхности расположены по существу перпендикулярно к донной части этой канавки и наружной периферийной поверхности резьбы. В патентной заявке Японии 58-187684 и европейской заявке 0032265 описан охватываемый резьбовой элемент, снабженный кольцевой канавкой с профилем в виде ванночки, выполненной на внутренней периферийной поверхности данного резьбового элемента на уровне не содержащей резьбы кромки на свободном конце или выполненной в основном на уровне этой кромки. Кромка, предусмотренная в этих двух документах, предназначена для улучшения других характеристик трубного резьбового соединения,отличных от усталостной стойкости (например,для повышения устойчивости к заеданию резьбы, к коррозии резьбового соединения при наличии механического напряжения, к блокировке резьбовых элементов в заданном положении), и в этих документах нигде не указано на то, что канавка, выполненная под охватываемой кромкой (и, в случае необходимости, слегка выступающая под два первых витка охватываемой резьбы, как это возможно в случае патентной заявки Японии), способна в результате ее реализации повысить усталостную стойкость данного резьбового соединения. В соответствии с настоящим изобретением была сделана попытка создать охватываемый или охватывающий трубный резьбовой элемент,предназначенный для трубного резьбового соединения, который был бы одновременно особенно устойчивым по отношениюa) к статическим внешним воздействиям, в частности к растяжению в осевом направлении,к сжатию в осевом направлении, к изгибу, кручению, к воздействию внутреннего или наружного давления и к разъединению в процессе свинчивания, действующим отдельно или в различных сочетаниях (например, растяжение в 6 осевом направлении плюс внутреннее давление);b) к механическим внешним воздействиям циклического характера, в частности к изгибу и к растяжению и сжатию. Такой трубный резьбовой элемент в последующем описании будет называться элементом, обладающим противоусталостным профилем резьбы. Были также предприняты усилия, направленные на то, чтобы резьбовой трубный элемент в соответствии с настоящим изобретением мог быть реализован с использованием резьбы любого типа, например конической, цилиндрической или комбинированной цилиндроконической резьбы, имеющей одну или несколько ступеней, содержащей витки трапециевидного или треугольного профиля, взаимодействующей или не взаимодействующей между собой в радиальном направлении. Такая не взаимодействующая между собой в радиальном направлении резьба может быть, например, того типа, который описан в европейской патентной заявке 454147, с одновременным контактом двух боковых поверхностей профиля витка резьбы с боковыми поверхностями профилей витков сопряженной резьбы (еще называемой"rugged thread"), резьбы с осевым стягиванием,например типа резьбы, описанной в международной публикации WO 00/14441, или же резьбы клиновидного типа с переменной шириной профиля, как это описано, например, в патентном документе США Re 30647. Кроме того, были предприняты усилия,направленные на то, чтобы предложенный резьбовой элемент можно было легко изготовить и легко контролировать. Резьбовой элемент в соответствии с настоящим изобретением должен быть пригоден для использования с целью формирования трубных резьбовых соединений, предназначенных для образования колонн труб, применяемых для добычи углеводородного сырья, колонн обсадных труб для скважин или колонн труб, используемых для морской добычи углеводородного сырья (то есть колонн труб типа "risers") или колонн труб, предназначенных для аналогичного использования. Кроме того, была сделана попытка реализовать герметичные трубные резьбовые соединения, в частности, непроницаемые для газа,даже при воздействии циклически изменяющихся механических воздействий. Резьбовой элемент в соответствии с настоящим изобретением должен, в качестве варианта реализации, быть пригодным для использования с целью формирования колонн бурильных труб. Была также поставлена задача создать трубное резьбовое соединение, в котором только один резьбовой элемент, например охватывающий резьбовой элемент, был бы модифици 7 рован для того, чтобы обеспечить противодействие механическим воздействиям циклического характера, но который при этом был бы совместим с не прошедшим модификацию сопряженным с ним резьбовым элементом. В качестве варианта реализации была также поставлена задача создать трубное резьбовое соединение, в котором были бы модифицированы оба взаимодействующих резьбовых элемента для обеспечения противодействия по отношению к механическим воздействиям циклического характера. Трубный резьбовой элемент с так называемым противоусталостным профилем резьбы,охватываемого или охватывающего типа, устанавливается на конце трубы и содержит охватываемую резьбу на наружной периферийной поверхности этой трубы или охватывающую резьбу на внутренней периферийной поверхности трубы, в зависимости от чего данный трубный резьбовой элемент называется охватываемым или охватывающим. Этот трубный резьбовой элемент предназначен для соединения путем свинчивания с другим трубным резьбовым элементом сопряженного типа (то есть охватывающим резьбовым элементом, если рассматриваемый резьбовой элемент является охватываемым, и наоборот) с тем, чтобы образовать трубное резьбовое соединение, способное противостоять как статическим, так и циклически изменяющимся механическим воздействиям. Этот трубный резьбовой элемент содержит средство, которое повышает гибкость первых находящихся в зацеплении витков резьбы и которое вследствие этого обеспечивает уменьшение степени передачи нагрузки между первыми находящимися в зацеплении витками резьбы одного трубного резьбового элемента и последними находящимися в зацеплении витками сопряженной резьбы другого трубного резьбового элемента в том случае, когда два эти трубных резьбовых элемента образуют трубное резьбовое соединение, подвергающееся воздействию осевых растягивающих усилий. Это средство представляет собой удаление материала данного трубного резьбового элемента, выполненное в форме кольцевой выемки стенки этого резьбового элемента на его периферийной поверхности, противоположной той его поверхности, на которой выполнена резьба. Эта кольцевая выемка не затрагивает геометрии витков резьбы, поскольку она выполняется между линией, огибающей донные части впадин профиля резьбы, и периферийной поверхностью, противоположной той поверхности этого элемента, на которой расположена резьба. Упомянутая выше кольцевая выемка выполнена непосредственно над резьбой. В соответствии с настоящим изобретением эта кольцевая выемка выполнена таким образом, чтобы на уровне первых находящихся в 8 зацеплении витков резьбы толщина этой стенки под резьбой, то есть толщина этой стенки, измеренная от донной части впадины профиля витков резьбы, уменьшалась в результате выполнения этой кольцевой выемки. Функция этой кольцевой выемки состоит в том, чтобы уменьшить жесткость стенки под резьбой на уровне первых находящихся в зацеплении витков резьбы, причем эта жесткость стенки изменяется в зависимости от толщины стенки под резьбой. Такое уменьшение жесткости стенки снижает жесткость первых находящихся в зацеплении витков резьбы или увеличивает их гибкость и, следовательно, их уровень передачи растягивающей нагрузки, откуда следует уменьшение пика механических напряжений на уровне последних витков резьбы, находящихся в зацеплении с резьбовым элементом, сопряженным с рассматриваемым резьбовым элементом и свинченным с этим элементом до заданного положения для образования трубного резьбового соединения. При идентичных размерных параметрах кольцевой выемки было установлено, что расположение этой кольцевой выемки в соответствии с настоящим изобретением позволяет оптимизировать и гарантировать как статические,так и динамические (то есть усталостные) характеристики функционирования рассматриваемого трубного резьбового элемента, завинченного до заданного положения в сопряженный трубный резьбовой элемент при реализации трубного резьбового соединения. Предпочтительно, кольцевая выемка начинается под первым находящимся в зацеплении витком резьбы. Также предпочтительно, чтобы эта кольцевая выемка заканчивалась в осевом интервале, заключенном между средним сечением резьбы и сечением, расположенным на уровне последних находящихся в зацеплении витков резьбы. Предпочтительно, кольцевая выемка в соответствии с настоящим изобретением имеет форму тела вращения по отношению к оси данного трубного резьбового элемента в том же поперечном сечении. Вследствие этого данная кольцевая выемка аналогичным окружным образом уменьшает жесткость вокруг рассматриваемого трубного резьбового элемента. Также предпочтительно, кольцевая выемка в соответствии с настоящим изобретением уменьшает непосредственно под собой жесткость стенки, которая удерживает витки резьбы переменным и постепенно изменяющимся образом вдоль осевого направления данного трубного резьбового элемента. Такое расположение исключает образование локальной концентрации механических напряжений, способных разрушить благоприятный эффект уменьшения жесткости конструк 9 ции по отношению к передаче нагрузок и даже создать очаги усталостного разрушения. На уровне кольцевой выемки в соответствии с настоящим изобретением толщина стенки под резьбой является минимальной в поперечной плоскости, предпочтительно расположенной в интервале между первым и шестым витками резьбы, находящимися в зацеплении. Особенно предпочтительно, когда эта минимальная толщина стенки под резьбой превышает или равна высоте профиля витка резьбы и по существу в 2 раза превышает эту высоту профиля витка резьбы. Идея выполнения такой глубокой кольцевой выемки не совпадает с общим мнением, в соответствии с которым следует стремиться к повышению жесткости резьбовых элементов,принимая во внимание их использование в тяжелых условиях на буровых площадках и те механические воздействия, которые эти резьбовые элементы должны выдерживать в эксплуатации, несмотря на их ограниченную толщину. Также предпочтительно, чтобы толщина стенки под резьбой на уровне этой кольцевой выемки была минимальной и постоянной на некотором расстоянии, соответствующем осевой протяженности, отличной от нуля. Также предпочтительно, вследствие наличия этой кольцевой выемки, чтобы толщина стенки под резьбой имела величину в диапазоне от 100 до 120% от минимальной толщины стенки под резьбой в так называемой "зоне малой жесткости". Эта зона малой жесткости расположена вокруг поперечной плоскости на уровне минимальной толщины стенки под резьбой и проходит на осевой протяженности, превышающей или равной трем шагам витков данной резьбы. Это позволяет обеспечить по существу максимальное снижение жесткости на интервале, достаточном для того, чтобы застраховаться от изменений реального расположения первых находящихся в зацеплении витков по отношению к теоретическому чертежу вследствие наличия допусков на изготовление данного трубного резьбового элемента. Предпочтительно, профиль данной кольцевой выемки выполнен таким, что критическое сечение резьбового элемента для осевых усилий, в частности усилий растяжения, расположен за пределами зоны удаления материала из данного элемента, и также предпочтительно,вследствие наличия этой кольцевой выемки,толщина стенки под резьбой на уровне трех последних находящихся в зацеплении витков резьбы имеет величину, заключенную в диапазоне от 80 до 100% от толщины стенки в той зоне, где не было произведено удаление материала данного элемента. Действительно, совокупность растягивающих нагрузок должна быть поглощена критическим сечением стенки, расположенным на уровне последнего витка резьбы. 10 Предпочтительно, эта кольцевая выемка в резьбовом элементе содержит боковые поверхности, наклон которых по отношению к оси данного трубного резьбового элемента имеет величину, меньшую или равную 45. Предпочтительно, боковая поверхность этой кольцевой выемки, расположенная со стороны свободного конца резьбового элемента,имеет в целом несколько больший наклон, чем другая боковая поверхность этой кольцевой выемки, по отношению к оси данного резьбового элемента. Также предпочтительно, чтобы профиль этой кольцевой выемки представлял собой кривую, образованную последовательностью дуг окружностей, имеющих конечный или бесконечный радиус и соединенных одна с другой тангенциальным или касательным образом,причем дуги окружностей бесконечного радиуса соответствуют отрезкам прямой линии. Также предпочтительно, чтобы эта кольцевая выемка была соединена с обычной, не углубленной частью периферийной поверхности, на которой эта выемка выполнена, при помощи тангенциальной соединительной зоны,имеющей тороидальную форму. В качестве варианта реализации, эта кольцевая выемка может быть частично или целиком заполнена материалом, модуль упругости которого меньше, чем модуль упругости материала, из которого изготовлен данный трубный резьбовой элемент. Также предпочтительно, чтобы при любом способе реализации кольцевой выемки в соответствии с настоящим изобретением витки резьбы имели профиль трапециевидной формы. Настоящее изобретение касается также трубного резьбового соединения с повышенной стойкостью к статическим и циклически изменяющимся механическим воздействиям, содержащего охватываемый трубный резьбовой элемент, выполненный на конце первой трубы и соединенный при помощи свинчивания с охватывающим трубным резьбовым элементом, выполненным на конце второй трубы, посредством охватываемой резьбы, выполненной на охватываемом трубном резьбовом элементе, и охватывающей резьбы, выполненной на охватывающем трубном резьбовом элементе. Под трубой в данном случае следует понимать как трубу достаточно большой длины,так и трубу относительно малой длины, например трубный элемент типа муфты. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере только один из двух трубных резьбовых элементов, охватываемый или охватывающий,представлял собой трубный резьбовой элемент с удалением части его материала в соответствии с настоящим изобретением. Предпочтительно, с точки зрения характеристик стойкости по отношению к механическим воздействиям циклического характера, 11 чтобы оба трубных резьбовых элемента, охватываемый и охватывающий, представляли собой трубные резьбовые элементы с удалением части их материала в соответствии с предлагаемым изобретением. Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже его подробного описания и сопровождающих чертежей. При этом подробное описание и чертежи могут служить не только для более полного понимания данного изобретения, но также могут вносить, в случае необходимости, существенный вклад в определение объектов этого изобретения. Сопровождающие чертежи иллюстрируют не ограничительным образом способ реализации и использования трубных резьбовых элементов и трубного резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 1-7 изображены схематические виды в половинном продольном разрезе, выполненном по плоскости, проходящей через ось рассматриваемого резьбового элемента или трубного резьбового соединения. При этом на фиг. 1 изображен вид охватывающего трубного резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением,на фиг. 2 изображен собой вид охватываемого трубного резьбового элемента в соответствии с существующим уровнем техники в данной области,на фиг. 3 изображен вид трубного резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением, полученного путем соединения резьбовых элементов, показанных на фиг. 1 и 2,на фиг. 4 изображен вид охватываемого трубного резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением,на фиг. 5 изображен вид другого варианта трубного резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением, полученного путем соединения трубных резьбовых элементов, показанных на фиг. 1 и 4,на фиг. 6 изображен вид муфтового трубного резьбового соединения, содержащего два трубных резьбовых соединения типа соединения, показанного на фиг. 3,на фиг. 7 изображен вид другого варианта реализации охватывающего трубного резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 1. На фиг. 2 изображен схематический вид в продольном разрезе охватываемого трубного резьбового элемента 1 в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. Этот охватываемый трубный резьбовой элемент 1 выполнен на конце трубы 101. Этот резьбовой элемент содержит охватываемую резьбу 3, образованную конической резьбовой частью, имеющей длину LFM и выполненной путем механической обработки на 12 наружной периферийной поверхности 105 трубы 101. Витки 11 резьбы 3 имеют профиль трапециевидной формы. Эти витки содержат со стороны, противоположной свободному концу 7 этого резьбового элемента 1, рабочую боковую поверхность 13, которая обеспечивает передачу нагрузки от резьбового элемента 3 к сопряженному резьбовому элементу 4 в том случае, когда два этих резьбовых элемента соединены между собой для образования трубного резьбового соединения и подвергаются воздействию осевого растягивающего усилия. Первым витком 21 является тот виток резьбы, который первым расположен со стороны свободного конца 7 данного резьбового элемента 1. Виток 23 представляет собой последний виток резьбы и является исчезающим витком, то есть витком, вершина которого срезана наружной периферийной поверхностью 105 трубы 101. Эти витки 21 и 23 представляют собой соответственно первый и последний витки, предназначенные для вхождения в зацепление с соответствующими витками резьбы охватывающего трубного резьбового элемента в собранном состоянии резьбового соединения (см. фиг. 3). Внутренняя периферийная поверхность 103 резьбового элемента 1, которая представляет собой поверхность, противоположную поверхности 104, на которой реализована резьба,проходит от корпуса трубы 101 до свободного конца 7 рассматриваемого резьбового элемента. На фиг. 2 также изображена изготовленная по выбору кромка, не содержащая резьбы и расположенная между первым витком резьбы 21 и свободным концом резьбового элемента 7. Эта кромка представляет на своей периферийной наружной поверхности опорную поверхность 5. Стенка под резьбой образована материалом стенки трубы, расположенным между донной частью впадины профиля резьбы 19 и внутренней периферийной поверхностью 103. Эта стенка не является бесконечно жесткой, но обладает жесткостью, в частности жесткостью в осевом направлении, которая пропорциональна толщине этой стенки под резьбой. Эта жесткость незначительно изменяется от одного конца рассматриваемой резьбы до другого ее конца вследствие конусности данной резьбы, но это изменение является ограниченным, поскольку конусность данной резьбы является достаточно малой (она составляет 6,25% в случае резьбы типа "Buttress" в соответствии со спецификацией API 5 В). На фиг. 1 изображен схематический вид в продольном разрезе охватывающего трубного резьбового элемента 2, выполненного в соответствии с настоящим изобретением. 13 Этот охватывающий трубный резьбовой элемент 2 выполнен на конце трубы 102. Этот резьбовой элемент содержит охватывающую резьбу 4, образованную конической резьбовой частью, имеющей длину LFF и выполненной при помощи механической обработки на внутренней периферийной поверхности трубы 102. Эта охватывающая резьба 4 является сопряженной с охватываемой резьбой 3 охватываемого резьбового элемента 1. Это означает,что резьбовые элементы имеют один и тот же шаг резьбы, одну и ту же конусность, один и тот же опорный диаметр образующего конуса и одну и ту же форму профиля витков резьбы. Витки 12 охватывающей резьбы 4 также имеют профиль трапециевидной формы. Каждый из этих витков содержит рабочую боковую поверхность 14, сопряженную с рабочей боковой поверхностью 13 витков охватываемой резьбы 3. Первый виток представляет собой виток 22, расположенный первым со стороны свободного конца 10 резьбового элемента 2, и последний виток представляет собой виток 24, расположенный на другом конце этого резьбового элемента. Эти витки также являются первым и последним витками, находящимися в зацеплении, о чем более подробно будет сказано в последующем описании. Наружная периферийная поверхность 104 представляет собой поверхность, противоположную той поверхности, на которой выполнена резьба 4. На этой поверхности выполнена выемка или удаление части материала против резьбы 4 путем выполнения кольцевой выемки 30 с очень мало наклоненными боковыми поверхностями: боковая поверхность 36, расположенная со стороны свободного конца данного резьбового элемента, наклонена под углoм 15, и боковая поверхность 38 наклонена под углом 9 пo отношению к оси XX резьбового элемента 2. Таким образом, боковая поверхность 36 в целом наклонена в большей степени, чем боковая поверхность 38, по отношению к этой оси. Кольцевая выемка 30 по существу уменьшает толщину материала трубы под резьбой и,следовательно, жесткость стенки, расположенной под этой резьбой. Уменьшение толщины, связанное с наличием этой кольцевой выемки, обеспечивает в представленном здесь случае выполнение более 80% от толщины стенки под резьбой, измеренной в точке В в зоне, где не производилась выемка материала. Эта кольцевая выемка начинается в точке А, расположенной на уровне первого находящегося в зацеплении витка резьбы 22. Вследствие положения этой кольцевой выемки жесткость стенки на уровне первых нахо 004342 14 дящихся в зацеплении витков резьбы (то есть на уровне витка 22 и трех витков справа от него на фиг. 1) уменьшается, что увеличивает, следовательно, гибкость этих первых находящихся в зацеплении витков резьбы. Кольцевая выемка, которая будет начинаться за пределами резьбы со стороны свободного конца 10, в этом случае не будет иметь эффективности или будет иметь совсем малую эффективность в отношении усталостной стойкости и будет уменьшать жесткость свободного конца 10. Кольцевая выемка, которая будет начинаться дальше, уже под резьбой, может сделать критическим для статических растягивающих воздействий в осевом направлении сечение стенки под резьбой на уровне донной части кольцевой выемки D или немного дальше от нее, тогда как нормальным критическим сечением является сечение под последним витком резьбы. Следствием этого может оказаться ухудшение статических характеристик резьбового соединения, в частности, в отношении напряжений осевого растяжения. Кольцевая выемка 30 имеет форму тела вращения вокруг оси данного трубного резьбового элемента 12. Профиль кольцевой выемки 30 в продольном разрезе образован совокупностью дуг окружностей или отрезков прямых линий, касательных друг по отношению к другу, таким образом, чтобы жесткость данной конструкции изменялась постепенно вдоль осевого направления. Профиль донной части этой кольцевой выемки образован, в частности, дугами окружности достаточно большого радиуса, который даже может быть бесконечным, что соответствует отрезкам прямых линий, параллельных, например, линии конической формы данной резьбы. Толщина стенки под резьбой является минимальной (emin) в точке D, которая расположена между четвертым и пятым находящимися в зацеплении витками резьбы. Вследствие этого в точке D и в поперечной плоскости сечения 40 жесткость стенки под резьбой оказывается минимальной. Предпочтительно, донная часть этой кольцевой выемки может быть расположена на некоторой небольшой осевой протяженности,имеющей величину порядка двух шагов витков данной резьбы, по прямой линии, наклон которой идентичен линии конической формы резьбы, таким образом, что толщина стенки под резьбой и, соответственно, жесткость этой стенки являются минимальными и постоянными на этой осевой протяженности. Толщина еmin2, измеренная перпендикулярно по отношению к огибающей линии конической формы резьбы, равна высоте h1 профиля витка данной резьбы. 15 Жесткость стенки под резьбой является по существу минимальной в зоне малой жесткости,расположенной между точками Е и F, где толщина этой стенки лишь незначительно превышает минимальную толщину emin2: здесь толщина стенки имеет величину, заключенную, например, в диапазоне от 100 до 120% от минимальной толщины этой стенки. В этой зоне жесткость данной стенки изменяется в той же самой пропорции по отношению к минимальной величине этой жесткости. Расстояние в осевом направлении между точками Е и F имеет величину, заключенную в диапазоне от трех до четырех шагов витков резьбы, причем точки Е и F охватывают точку D в плоскости 40, где толщина и жесткость стенки являются минимальными. Кольцевая выемка 30 заканчивается в точке 32 со стороны, противоположной свободному концу 10 данного резьбового элемента, на уровне последних находящихся в зацеплении витков резьбы. В точке В, сразу за последним находящимся в зацеплении витком этой резьбы, кольцевой выемки больше нет. Жесткость стенки под резьбой на уровне трех последних находящихся в зацеплении витков резьбы по существу не уменьшается по отношению к жесткости стенки, не содержащей выемки, поскольку толщина стенки под резьбой на уровне последних находящихся в зацеплении витков резьбы имеет величину в диапазоне от 80 до 100% от толщины стенки под резьбой еT2 в зоне, где уже нет частичной выемки материала(например, в точке В). Из этого следует, что критическое сечение резьбового элемента 2 для осевых растягивающих воздействий представляет собой сечение в точке В, которое не уменьшено по отношению к сечению подобного резьбового элемента, но не содержащего кольцевой выемки. Кольцевая выемка 30 соединяется в точке 32 с наружной периферийной и не имеющей выемок поверхностью 104 трубы 102 посредством тороидальной поверхности, профиль которой в продольном разрезе представляет собой дугу окружности. Эта кольцевая выемка также соединяется в точке 34 со стороны свободного конца резьбового элемента посредством тороидальной поверхности с цилиндрической поверхностью 106,диаметр которой меньше диаметра поверхности 104, таким образом, чтобы толщина стенки в точке А оказалась уменьшенной по сравнению с толщиной стенки в точке В. Следует отметить выполнение по выбору поперечной поверхности 8 упора и опорной поверхности 6, расположенной за резьбой 4 в направлении корпуса трубы. На фиг. 3 схематически представлено соединение резьбовых элементов, показанных на фиг. 1 и 2, для формирования трубного резьбового соединения 100. В этом резьбовом сое 004342 16 динении 100 охватываемая и охватывающая резьба 3, 4 резьбовых элементов 1 и 2 свинчены,например, до того момента, когда выполненные по выбору поперечные поверхности 7 и 8 резьбовых элементов 1 и 2 будут упираться друг в друга. Эти выполненные по выбору опорные поверхности 5 и 6 находятся в контакте друг с другом при наличии контактного давления и образуют пару опорных поверхностей герметизации в контакте металла с металлом. Трубное резьбовое соединение 100 подвергается воздействию растягивающих усилий в осевом направлении вследствие, например, собственного веса труб, расположенных вертикально в виде колонны труб в скважине. Кроме того, резьбовое соединение 100 в случае, представленном на фиг. 3, подвергается воздействию осевых растягивающих усилий,возникающих в результате реакции поперечных поверхностей 7, 8, упирающихся друг в друга под действием момента свинчивания, достигающего нескольких КН.м, которая приводит к растягиванию рабочих боковых поверхностей 13, 14. Поскольку критическое сечение резьбового элемента 2 для растягивающих воздействий в осевом направлении по существу не уменьшается по сравнению с аналогичным критическим сечением подобного резьбового элемента, но не содержащего такой кольцевой выемки, статические характеристики резьбового соединения 100 для растягивающих воздействий в осевом направлении оказываются неизменными по отношению к статическим характеристикам резьбового соединения в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. На эти статические воздействия могут также накладываться циклически изменяющиеся механические воздействия. Каждый виток резьбы должен обеспечивать передачу на соответствующие витки сопряженной с ней резьбы определенной части действующей растягивающей нагрузки. Эта часть передаваемых нагрузок не является постоянной от одного витка к другому для одной и той же резьбы, и функция кольцевой выемки 30 на охватывающем резьбовом элементе заключается в уравновешивании передачи нагрузки между различными витками, по меньшей мере со стороны первых находящихся в зацеплении витков охватывающей резьбы и последних находящихся в зацеплении витков охватываемой резьбы в случае, показанном на фиг. 3. Без этой кольцевой выемки передача нагрузки будет значительно более существенной именно на уровне упомянутых выше витков резьбы. При этом последние витки охватываемой резьбы будут подвергаться воздействию высоких механических напряжений, еще более усиливаемых в результате геометрического эф 17 фекта концентрации напряжений в основании впадин этих витков в зоне соединения между рабочей боковой поверхностью и донной частью впадины профиля витка резьбы. При этом эти зоны соединения будут в результате комбинированной совокупности передачи чрезмерной нагрузки и концентрации напряжений местом возникновения усталостных трещин для резьбовых соединений, подвергающихся воздействию циклических нагрузок, тогда как такие же избыточные напряжения в случае воздействия только статических нагрузок не способны привести к разрушению. Уравновешивание передачи нагрузок,обеспечиваемое в соответствии с настоящим изобретением путем уменьшения жесткости стенки под первыми витками охватывающей резьбы, а также известный сам по себе выбор достаточно больших радиусов закругления в зонах соединения между рабочими боковыми поверхностями 13, 14 и донными частями впадин витков резьбы 19, 18, позволяют уменьшить механические напряжения в критических зонах в достаточной степени для того, чтобы исключить опасность усталостного разрушения при эксплуатации на уровне последних находящихся в зацеплении витков охватываемой резьбы,соответствующих первым находящимся в зацеплении виткам охватывающей резьбы. Здесь следует отметить, что при отсутствии такой кольцевой выемки на охватываемом резьбовом элементе передача нагрузок остается разбалансированной на уровне первых находящихся в зацеплении витков охватываемой резьбы и последних находящихся в зацеплении витков охватывающей резьбы, но не так часто обнаруживаются усталостные трещины, возникающие в этих зонах, как на резьбовых соединениях, выполненных в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. И, наконец, следует отметить, что выбор витков резьбы, имеющих профиль трапециевидной формы, оказывается предпочтительным для устранения опасности радиального вздутия охватывающего резьбового элемента на уровне зоны EF малой жесткости на конечном этапе процесса свинчивания данного резьбового соединения. Такое вздутие может быть следствием катастрофического разъединения резьбовых элементов 1, 2 и падения колонны в скважину. На фиг. 5 представлен вариант 200 реализации трубного резьбового соединения в соответствии с предлагаемым изобретением, в котором каждый из двух резьбовых элементов, охватываемый и охватывающий, снабжен кольцевой выемкой. Охватывающий резьбовой элемент 2 при этом идентичен резьбовому элементу, показанному на фиг. 1. Охватываемый резьбовой элемент 51 схематически представлен на фиг. 4. 18 Охватываемый резьбовой элемент 51, показанный на этой фиг. 4, выполнен на основе охватываемого резьбового элемента 1, показанного на фиг. 2, но с формированием на нем кольцевой выемки 31, выполненной на внутренней периферийной поверхности 103 этого резьбового элемента, причем эта периферийная поверхность 103 данного резьбового элемента представляет собой поверхность, противоположную той поверхности этого резьбового элемента, на которой реализована охватываемая резьба 3. Кольцевая выемка 31 начинается под первым витком резьбы 21, который представляет собой первый находящийся в зацеплении виток(см. фиг. 5), и завершается примерно в середине данной резьбы. Эта кольцевая выемка уменьшает жесткость стенки под резьбой на уровне первых витков охватываемой резьбы. Это уменьшение жесткости является максимальным в точке G, расположенной между вторым и третьим находящимися в зацеплении витками охватываемой резьбы в плоскости 41,где толщина стенки под резьбой является минимальной. Эта минимальная толщина emin2 примерно равна удвоенной высоте профиля витка резьбы. Уменьшение жесткости стенки оказывается по существу максимальным в зоне малой жесткости, расположенной между точками Н и I,причем осевое расстояние между двумя этими точками немного превышает три шага витков резьбы. Боковые поверхности 37 и 39 кольцевой выемки 31 имеют очень малый наклон. Эти боковые поверхности соединены с внутренней периферийной поверхностью 103 охватываемого резьбового элемента 51 посредством тороидальных соединительных поверхностей в точках 33 и 35. Сама эта кольцевая выемка 31 имеет профиль, образованный последовательностью нескольких дуг окружности, касательных друг по отношению к другу. Радиусы этих дуг окружности являются достаточно большими, в частности, в донной части рассматриваемой кольцевой выемки. Принимая во внимание профиль и расположение данной кольцевой выемки 31, критическое сечение резьбового элемента 51 для растягивающих воздействий в осевом направлении представляет собой сечение, расположенное на уровне последнего находящегося в зацеплении витка резьбы 23, причем это критическое сечение не является уменьшенным по сравнению с критическим сечением подобного резьбового элемента, но не содержащего такой кольцевой выемки. Резьбовое соединение 200, показанное на фиг. 5, после завинчивания до заданного положения охватываемого резьбового элемента 51 в 19 охватывающем резьбовом элементе 2 позволяет в еще большей степени улучшить усталостные характеристики по сравнению с усталостными характеристиками резьбового соединения 100,показанного на фиг. 3, поскольку кольцевая выемка в данном случае была выполнена на каждом из резьбовых элементов и передача нагрузки была сбалансирована на обоих концах каждого из этих резьбовых элементов. Статические характеристики этого резьбового соединения для растягивающих усилий в осевом направлении оказываются неизменными по отношению к статическим характеристикам резьбовых соединений в соответствии с существующим уровнем техники в данной области,причем критическое сечение резьбовых элементов 2 и 51 не уменьшается по сравнению с критическим сечением подобных резьбовых элементов, не содержащих такой кольцевой выемки. На фиг. 6 схематически представлено муфтовое трубное резьбовое соединение, образованное двумя трубными резьбовыми соединениями 100 и 100'. Здесь охватываемые резьбовые элементы 1 и 1' выполнены на концах труб большой длины. Охватывающие резьбовые элементы 2 и 2' выполнены в виде валета или навстречу друг другу на трубной муфте 202, которая может быть выполнена в виде короткой трубы. Каждое из этих резьбовых соединений 100 и 100' является идентичным резьбовому соединению, показанному на фиг. 3. Этот известный тип резьбового соединения не требует дополнительных комментариев. Функция кольцевых вымок 30 и 30', выполненных на трубной муфте 202, идентична тем функциям, которые выполняет описанная выше кольцевая выемка 30 охватывающего резьбового элемента 2, показанного на фиг. 1 и 3. Была предпринята попытка оценить выигрыш в фактической величине максимального механического напряжения mах в зоне соединения между рабочей боковой поверхностью 13 и донной частью впадины витка 19 резьбы для наиболее нагруженных последних находящихся в зацеплении витков охватываемой резьбы трубного резьбового соединения типа того соединения, которое показано на фиг. 3, по сравнению с такими же витками резьбового соединения, выполненного в соответствии с существующим уровнем техники в данной области и без выполнения подобной кольцевой выемки. Принимая во внимание результаты, касающиеся усталостной стойкости, считается,что выигрыш в механическом напряжении mах,связанный с наличием кольцевой выемки, имеет величину порядка 20% на этих витках резьбы,что обеспечивает существенное увеличение срока службы данного резьбового соединения с точки зрения усталостного напряжения. 20 Настоящее изобретение относится также к способам выполнения, позволяющим уменьшить жесткость стенки под резьбой на уровне первых находящихся в зацеплении витков резьбы при помощи средств, эквивалентных по отношению к выполнению подробно описанной выше кольцевой выемки. Настоящее изобретение относится также к способам выполнения, в соответствии с которыми средство уменьшения жесткости стенки под резьбой на уровне первых находящихся в зацеплении витков образовано не только кольцевой выемкой. Кольцевая выемка 30 также может быть,например, как это показано на фиг. 7, частично или целиком заполненной материалом 50,имеющим модуль упругости, меньший, чем модуль упругости материала, из которого изготовлен данный трубный резьбовой элемент 62. Этот материал 50 может быть, в частности, приклеен к поверхности кольцевой выемки и может представлять собой, например, тот или иной синтетический материал. Настоящее изобретение относится также к способам выполнения резьбового элемента, в котором резьба содержит несколько различных резьбовых частей. В этом случае соответствующие пункты формулы данного изобретения должны быть интерпретированы в том смысле, что данная кольцевая выемка выполнена по меньшей мере под той резьбовой частью, где гибкость первых витков резьбы будет уменьшенной в наибольшей степени в отсутствие кольцевой выемки и приведет к опасности возникновения усталостных трещин. В качестве варианта такого выполнения данная кольцевая выемка может быть выполнена под каждой резьбовой частью таким образом,чтобы увеличить гибкость первых находящихся в зацеплении витков каждой резьбовой части. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Трубный резьбовой элемент, охватываемый или охватывающий (2, 51, 62), имеющий противоусталостный профиль резьбы,предназначенный для использования трубного резьбового соединения (100, 200) и способный противостоять внешним механическим воздействиям, как статическим, так и циклически изменяющимся, выполненный на конце трубы(101, 102, 202) и содержащий охватываемую резьбу (3) на своей наружной периферийной поверхности или охватывающую резьбу (4) на своей внутренней периферийной поверхности,так что данный резьбовой элемент является охватываемым или охватывающим, причем этот трубный резьбовой элемент содержит вырез,выполненный в форме кольцевой выемки (30,31) в стенке резьбового элемента, расположенный против резьбы (3, 4) на периферийной по 21 верхности (103, 104) трубного резьбового элемента, противоположной той его поверхности,где выполнена резьба, и не затрагивающий геометрию витков (11, 12) резьбы, отличающийся тем, что толщина стенки под резьбой уменьшена при помощи кольцевой выемки (30, 31) по меньшей мере на уровне первых находящихся в зацеплении витков резьбы таким образом, чтобы уменьшить их жесткость. 2. Трубный резьбовой элемент по п.1, отличающийся тем, что кольцевая выемка начинается под первым находящимся в зацеплении витком (21, 22) резьбы. 3. Трубный резьбовой элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая выемка заканчивается в осевом интервале, заключенном между средним сечением резьбы и сечением,расположенным на уровне последних находящихся в зацеплении витков резьбы. 4. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что кольцевая выемка (30, 31) имеет форму тела вращения по отношению к оси (XX) трубного резьбового элемента. 5. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кольцевая выемка (30, 31) уменьшает под собой жесткость стенки, которая включает витки резьбы, выполненные переменным и плавным образом вдоль осевого направления трубного резьбового элемента. 6. Трубный резьбовой элемент по п.5, отличающийся тем, что на уровне кольцевой выемки толщина стенки под резьбой является минимальной в поперечной плоскости (40, 41),расположенной в интервале между первым находящимся в зацеплении витком резьбы (21, 22) и шестым находящимся в зацеплении витком резьбы (28, 29). 7. Трубный резьбовой элемент по п.6, отличающийся тем, что на уровне кольцевой выемки минимальная толщина стенки под резьбой(emin1, emin2) превышает или равна высоте профиля витка резьбы (hf) . 8. Трубный резьбовой элемент по п. 6, отличающийся тем, что минимальная толщина стенки под резьбой (emin1, emin2) по существу равна удвоенной высоте профиля витка резьбы(hf). 9. Трубный резьбовой элемент по п.6, отличающийся тем, что толщина стенки под резьбой является минимальной и постоянной на некотором осевом расстоянии, отличном от нуля. 10. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что вследствие наличия кольцевой выемки толщина стенки под резьбой имеет величину в диапазоне от 100 до 120% от минимальной толщины стенки под резьбой в зоне (EF' HI), или так называемой зоне малой жесткости, расположенной вокруг поперечной плоскости минимальной толщины стенки под резьбой (40, 41), причем эта зона 22 малой жесткости проходит на осевой длине,превышающей или равной трем шагам витков резьбы. 11. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что профиль кольцевой выемки выполнен таким, что критическое сечение резьбового элемента для растягивающих усилий расположено за пределами зоны удаления материала в выемке. 12. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что вследствие наличия кольцевой выемки толщина стенки под резьбой на уровне трех последних находящихся в зацеплении витков имеет величину, заключенную в диапазоне от 80 до 100% от толщины стенки под резьбой за пределами зоны удаления материала в выемке. 13. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что кольцевая выемка содержит боковые поверхности (36, 37,38, 39), угол наклона которых по отношению к оси данного трубного резьбового элемента имеет величину, меньшую или равную 45. 14. Трубный резьбовой элемент по п.13,отличающийся тем, что боковая поверхность кольцевой выемки, расположенная со стороны свободного конца резьбового элемента (36, 37),имеет, в основном, более крутой наклон по отношению к оси этого резьбового элемента, чем боковая поверхность этой кольцевой выемки(38, 39), расположенная с противоположной стороны резьбового элемента. 15. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что профиль кольцевой выемки представляет собой регулярную кривую, образованную последовательностью дуг окружностей, имеющих конечные или бесконечные радиусы и тангенциально соединенных друг с другом. 16. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что кольцевая выемка соединяется с обычной, не содержащей зоны удаления материала, частью периферийной поверхности трубы, в которой выполнена кольцевая выемка, при помощи тангенциальной зоны соединения (32, 33, 35), имеющей тороидальную форму. 17. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что кольцевая выемка частично или целиком заполнена материалом (50), модуль упругости которого меньше модуля упругости материала, из которого изготовлен трубный резьбовой элемент. 18. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что резьба представляет собой резьбу с витками трапециевидной формы (11, 12). 19. Трубное резьбовое соединение (100,200), предназначенное для противостояния внешним механическим воздействиям как статического, так циклически изменяющегося характера, содержащее охватываемый трубный резьбовой элемент, расположенный на конце первой трубы (101) и соединенный при помощи свинчивания с охватывающим трубным резьбовым элементом, расположенным на конце второй трубы (102, 202), посредством охватываемой резьбы (3), выполненной на охватываемом трубном резьбовом элементе, и охватывающей резьбы (4), выполненной на охватывающем трубном резьбовом элементе, отличающееся тем, что по меньшей мере один из трубных 24 резьбовых элементов, охватываемый или охватывающий, представляет собой трубный резьбовой элемент типа элемента (2, 51, 62) в соответствии с любым из пп.1-18. 20. Трубное резьбовое соединение (100,200) по п.19, отличающееся тем, что оба трубных резьбовых элемента, охватываемый и охватывающий, представляют собой трубные резьбовые элементы типа элементов (2, 51, 62) в соответствии с любым из пп.1-18.

МПК / Метки

МПК: F16L 15/00, E21B 17/042

Метки: резьбовой, трубный, элемент

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/13-4342-trubnyjj-rezbovojj-element.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Трубный резьбовой элемент</a>

Похожие патенты