Трубное соединение с клиновой резьбой

013573 Область техники Изобретение относится к резьбовым трубным соединениям, используемым при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в том числе к соединениям в трубопроводах (включая линейные),обсадных колоннах и буровых трубах, вместе именуемых трубными изделиями для нефтедобывающей промышленности. Более конкретно изобретение относится к трубному соединению для формирования сборки охватываемого и охватывающего компонентов посредством их взаимного вращения и приложения крутящего момента. Еще более конкретно изобретение относится к двухступенчатым клиновым резьбам, имеющим опорные и закладные стороны, а также опорную пару для фиксации положения по размеру крутящего момента и обеспечивающим герметичные соединения, способные выдерживать давление между охватываемым и охватывающим компонентами трубных соединений без приложения при сборке чрезмерного крутящего момента и без совершения избыточной работы. Уровень техники Использование резьбовых трубных соединений для сопряжения труб торец к торцу с формированием непрерывного канала для транспортирования флюида под давлением хорошо известно. Одним из конкретных применений трубных компонентов в нефтедобыче является бурение скважины на желаемую глубину с формированием секций трубных компонентов. Трубные соединения должны выдерживать нагрузки как на сжатие, так и на растяжение, передавать крутящие усилия (крутящий момент) от одного компонента к следующему и формировать герметичный канал для флюида под давлением, подлежащего транспортированию через внутренние объемы трубных компонентов. Для сопряжения смежных секций трубопроводов, труб или трубных компонентов трубные изделия рассматриваемого типа обычно используют резьбовые соединения на их концах. Примеры подобных соединений, предназначенных для применения в трубных изделиях для нефтедобывающей промышленности, описаны в патентах США 2239942, 2992019, 3359013, RE 30647 и RE 34467, принадлежащих заявителю настоящего изобретения. В патенте СШАRE 30647 описана конкретная форма трубного соединения, которая обеспечивает необычно высокопрочное соединение с напряжениями и деформациями в охватываемом и охватывающем компонентах, удерживаемыми на приемлемых уровнях. Охватываемый компонент снабжен по меньшей мере одной наружной резьбой, имеющей, по существу, профиль ласточкина хвоста, ширина витков которой увеличивается в одном направлении вдоль охватываемого компонента, тогда как охватывающий компонент снабжен по меньшей мере одной соответствующей внутренней резьбой, имеющей,по существу, профиль ласточкина хвоста, ширина витков которой увеличивается в другом направлении. Благодаря такому решению согласованное множество спиральных витков резьбы обеспечивает сопряжение клинового типа между противолежащими боковыми сторонами охватываемого и охватывающего компонентов, которое ограничивает степень взаимного вращения данных компонентов и задает условия для сборки с усилием, необходимым для формирования соединения. Данная резьба называется "клиновой." В подобной клиновой резьбе для управления напряжениями и деформациями до приложения нагрузки при заданном крутящем моменте в процессе сборки можно использовать углы подъема боковых сторон витков, а также ширину витков на охватываемом и охватывающем компонентах. В результате, за счет адаптации конструкции клиновой резьбы к конкретному применению, свойства трубного соединения ограничиваются только выбранными материалами. Следует учитывать, что некоторые термины, присутствующие в данном описании, используются применительно к стандартному варианту резьбовых соединений, расположенных в вертикальном положении по центральной оси трубных компонентов, который реализуется, например, при сборке колонны труб, опускаемой в ствол скважины. Так, термин "опорная сторона" ("load flank") обозначает боковую поверхность витка резьбы, которая обращена от наружного конца соответствующего охватываемого или охватывающего компонента, снабженного резьбой, и несет нагрузку (например, на растяжение), обусловленную весом нижнего трубного компонента, опущенного в ствол скважины. Термин "закладная сторона" ("stab flank") обозначает боковую поверхность витка резьбы, которая обращена к наружному концу соответствующего охватываемого или охватывающего компонента, снабженного резьбой, и испытывает усилия, прижимающие элементы соединения друг к другу, например вес верхнего трубного компонента на начальной стадии формирования соединения или усилие, прикладываемое для того, чтобы прижать нижний трубный компонент к дну скважины (т.е. усилие сжатия). Термин "охватывающий торец" ("face") обозначает торец охватывающего компонента, обращенный от резьбы на этом компоненте, а термин "охватываемый торец" ("nose") обозначает торец охватываемого компонента, обращенный от резьбового соединения. При формировании соединения охватываемый торец проводится за охватывающий торец внутрь охватывающего компонента. Как показано на фиг. 1, известное одноступенчатое соединение 10 содержит охватываемый и охватывающий компоненты 11, 12. На охватывающем компоненте 12 сформирована внутренняя резьба 14,выполненная с возможностью взаимодействия с соответствующей ей конической наружной резьбой 15,сформированной на охватываемом компоненте 11, для создания разборного механически прочного соединения охватывающего и охватываемого компонентов. Внутренняя резьба 14 на охватывающем компоненте 12 имеет закладные стороны 18, опорные стороны 16, впадины 20 и вершины 24. Данная резьба 14 является клиновой резьбой, ширина витков кото-1 013573 рой прогрессивно увеличивается с постоянной скоростью, по существу, по всей своей спиральной длине в одном направлении. Наружная резьба 15 на охватываемом компоненте 11 имеет закладные стороны 19,опорные стороны 17, впадины 21 и вершины 25. Данная резьба 15 является клиновой резьбой, ширина витков которой прогрессивно увеличивается с постоянной скоростью, по существу, по всей своей спиральной длине в другом направлении. Благодаря тому, что витки внутренней и наружной резьб 14, 15 выполнены с шириной, прогрессивно увеличивающейся в противоположных направлениях, и с конусностью, сопрягаемые боковые стороны, впадины и вершины соответствующих витков с усилием вступают в сопряжение (в контакт) в процессе сборки соединения путем вращения его компонентов. Клиновые резьбы в сечении могут иметь прямоугольный профиль, профиль типа ласточкина хвоста или иной профиль, непрерывный по спиральной линии клиновой резьбы с уменьшающимся диаметром. При сборке контакт витков по поверхности может привести к образованию герметизирующих поверхностей, препятствующих течению флюидов между витками. В хорошо сформированном соединении с клиновой резьбой обеспечивается резьбовое уплотнение. Дополнительное уплотнение при сборке может быть образовано, например, в виде уплотнения металл-металл за счет радиального взаимодействия перекрывающихся участков на концах компонентов соединения, в частности, сужающегося участка 26 охватываемого компонента 11 и расширяющейся внутренней поверхности 27 охватывающего компонента 12. Охватываемый компонент 11 или охватывающий компонент 12 задает продольную ось 13 соединения 10 в сборе. Впадины и вершины охватывающего и охватываемого компонентов обычно выполняются плоскими и параллельными продольной оси 13 соединения и имеют достаточную ширину, чтобы предотвратить любую постоянную деформацию витков в собранном соединении. Например, использование минимальной ширины витка во впадине, превышающей высоту витка, как правило, обеспечивает достаточную зону сопротивления усилию среза, чтобы обеспечить стойкость боковых сторон витков под нагрузкой. Конусность обеспечивается тем, что диаметры впадин и вершин наружной резьбы 15 увеличиваются по длине соединения от охватываемого торца компонента 11, а диаметры вершин и впадин внутренней резьбы 14 уменьшаются по длине соединения от охватывающего торца компонента 12. На фиг. 2 показано известное соединение 28 с двухступенчатой клиновой резьбой. Охватываемый компонент 29 ввинчен в охватывающий компонент 30 с образованием соединения 28 с центральной осью 40. Резьбы, которые обеспечивают создание соединения, разделены на две различные "ступени", большую и малую ступени 31, 32 соответственно. Вершины 33 витков в составе малой ступени 32 охватываемого компонента 29 не перекрывают на своем максимальном уровне вершины 32 витков в составе большой ступени 31 охватывающего компонента 30, когда охватываемый компонент 29 "заведен" в охватывающий компонент 30. Малая ступень 32 охватываемого компонента 29 имеет меньший диаметр,чем наименьший диаметр вершин витков в составе большой ступени 31 охватывающего компонента 30. Витки наружной резьбы малого диаметра на охватываемом компоненте могут быть проведены мимо витков большого диаметра наружной резьбы. И малые, и большие витки вступают во взаимодействие при каждом обороте компонентов при сборке. Таким образом, при том же количестве взаимодействующих витков количество оборотов, при которых витки скользят или трутся друг о друга, может быть уменьшено. В типичном варианте соединения будут проектироваться с включением уплотнения металл-металл с целью придать соединению способность выдерживать давление флюидов. В общем случае уплотнения металл-металл образуются, когда контактное давление между двумя металлическими поверхностями превышает давление герметизируемого флюида в непрерывной области контакта, расположенной по окружности вокруг соединения. Контактное давление обычно создается во время сборки соединения, хотя некоторые типы уплотнений металл-металл подвергаются дополнительному воздействию путем создания внутреннего давления в трубопроводе. Достоинство уплотнений металл-металл состоит в том, что они не деградируют под воздействием повышенных температур или химических реагентов, часто присутствующих в скважине. Гладкие, однородные поверхности облегчают создание уплотнения. Альтернативно, создание уплотнения может быть облегчено приложением усилия, достаточного для того, чтобы деформировать и прижать одна к другой две прилежащие области для формирования непрерывной, расположенной по окружности зоны контактного давления между поверхностями охватываемого и охватывающего компонентов. Иногда для этой цели применяются заплечики, образующие опорную пару для фиксации положения компонентов по уровню крутящего момента. На упоминавшейся выше фиг. 2 показан вариант трубного соединения с уплотнением металлметалл, расположенным в средней части 34 соединения между большой ступенью 31 и малой ступенью 30. Данное уплотнение образовано за счет перекрытия между металлическими поверхностями кольцевых заплечиков 39 на охватываемом компоненте 29 и на охватывающем компоненте 30 с созданием в результате контактного давления металл-металл. Поверхности кольцевых заплечиков испытывают при сжатии небольшую упругую деформацию, обеспечивающую герметичный контакт поверхность-поверхность,тогда как взаимодействующие витки резьб на двух ступенях эффективно обеспечивают фиксацию, препятствующую действию крутящего момента. Показано также наличие уплотнения металл-металл у конца 35 охватываемого компонента 29. Взаимно соответствующие поверхности прижимаются одна к другой под действием осевого усилия, возникающего при взаимодействии и вращении опорных сторон витков в-2 013573 процессе сборки соединения 28. Должно быть понятно, что уплотнение металл-металл могло быть также сформировано у конца 36 охватывающего компонента 30 соединения. Таким образом, уплотнения металл-металл могут быть образованы у конца 35 или 36 соответствующего компонента или в средней части 34 двухступенчатого соединения, или на любой комбинации участков 34, 35 и/или 36. Герметизация соединения может быть облегчена применением резьбового соединения, использующего одну или более опорных сторон, имеющих отрицательный угол. Сторона с отрицательным углом это такая сторона, которая не перпендикулярна центральной линии соединения, а образует с ней угол,способствующий захвату взаимодействующей с ней стороны. Например, в резьбе с профилем в форме ласточкина хвоста стороны с отрицательными углами создают противоположно направленные радиальные усилия, действующие между витками внутренней и наружной резьб. Эти противоположно направленные радиальные усилия прижимают витки внутренней и наружной резьб друг к другу. Если внутренняя и наружная резьбы имеют соответствующие размеры и профили, эффект захвата может создать достаточное контактное давление между смежными поверхностями витков, т.е. между впадинами и вершинами и/или между опорными сторонами и между закладными сторонами, с обеспечением соединения,герметизированного за счет давления. В то время как использование отрицательных углов может быть полезно для некоторых вариантов герметизации, для образования соединения посредством взаимного вращения его компонентов необходимо преодолевать за счет приложения крутящего момента любое взаимное перемещение с трением,обусловленное взаимным скольжением или притиранием одной поверхности к другой под действием контактного усилия или давления. Завершение процесса сборки соединения с большими контактными давлениями по поверхности или с большой площадью контакта в собранном соединении требует приложения большого крутящего момента. Большое контактное давление в пределах заданной зоны или увеличение зоны контакта при том же контактном давлении возможно только при большом крутящем моменте. При увеличении диаметров соединений увеличивается поверхностность трущихся частей, так что достижение того же самого контактного давления потребует увеличения крутящего момента. Кроме того, чем большее количество оборотов необходимо для завершения сборки, тем больше при тех же условиях фрикционного контакта между витками необходимая энергия и совершаемая работа. В патентах США 6174001 и 6270127 описаны двухступенчатые клиновые резьбы для муфт,требующие приложения небольших крутящих моментов. Одна ступень выполняется такой, что при сборке создается контакт с перекрытием по меньшей мере между одной парой поверхностей из закладных сторон, опорных сторон или впадин/вершин, тогда как на второй ступени в собранном соединении остается зазор по меньшей мере между одной парой поверхностей из закладных сторон, опорных сторон или впадин/вершин для уменьшения требуемого крутящего момента при сборке соединения при сохранении чувствительности к уровню крутящего момента, способности к герметизации и структурных свойств витков. При этом сохраняется потребность в разработке клиновых резьб, имеющих желательные соотношения между контактирующими участками и участками, на которых имеется зазор, а также в разработке принципов и критерия для определения полезных соотношений между поверхностями клиновых резьб, которые вступают в контакт при сборке, и поверхностями, между которыми образуется зазор. В документе US 468832 описано трубное соединение, в котором выбранные согласованные резьбы,удаленные от резьб, соседствующих с сопрягаемой опорной парой, имеют меньший зазор, нежели чем резьбы, соседствующие с сопрягаемой опорной парой, так что указанные удаленные резьбы входят в сопряжение с согласованными резьбами другого элемента соединения перед сопряжением согласованных резьб элементов у опорной пары. В одном из вариантов резьбы малой ступени одного элемента отступают от резьб другого элемента, чтобы часть резьб малой ступени одного элемента входила в сопряжение с резьбами другого элемента, прежде чем резьбы большой ступени войдут в сопряжение с резьбами другого элемента. Это позволяет более равномерно нагружать резьбы при образовании соединения и воздействии дополнительных внешних нагрузок. В документе US 20020027363 описано резьбовое трубное соединение с опорной парой для фиксации по уровню крутящего момента, где ширина внутренней и внешней резьбы выбрана так, что между внешними и внутренними опорными и закладными сторонами существует заданный зазор при сопряжении опорной пары. Это позволяет прикладывать момент к опорной паре до окончательной сборки без необратимой пластической деформации. Сущность изобретения В одном своем аспекте изобретение предлагает усовершенствования известных соединений на основе клиновых резьб, обеспечивающих контакт между одними поверхностями витков и зазор между другими поверхностями. Изобретение направлено на существенное снижение крутящего момента, требуемого в нормальных условиях для формирования соединения с одновременным контактом опорных сторон и закладных сторон двухступенчатых клиновых резьб на финальной стадии сборки соединения, производимой с приложением значительного усилия. Было обнаружено, что в типичных двухступенчатых клиновых резьбах сопротивление крутящему моменту происходит по большой поверхностной зоне контакта как на опорных, так и на закладных сторонах витков резьб на обеих ступенях. Таким образом, было обнаружено, что очень большой крутящий момент, прикладываемый при сборке, может привести лишь к-3 013573 весьма малой упругой деформации контактирующих участков поверхности. Было также установлено,что недостаточная пластическая (неупругая) деформация может привести к неадекватному сопротивлению расцеплению соединения и к неадекватному контактному давлению при формировании уплотнения металл-металл. Чтобы преодолеть перечисленные выявленные трудности, усовершенствование согласно одному варианту изобретения состоит в установлении нового и полезного соотношения между степенью деформации в собранном соединении, пределом упругой деформации частей двухступенчатого клинового резьбового соединения, находящихся в контакте в собранном соединении, и размером зазора, обеспечиваемого между частями клиновых резьб, которые не находятся в контакте в начальном положении соединения. Один вариант изобретения предусматривает сопряжение в собранном соединении только на одной ступени двухступенчатых клиновых резьб. На другой ступени в собранном соединении имеются небольшие зазоры как на опорных, так и на закладных сторонах. В результате для формирования надежного и герметичного соединения требуется пониженный крутящий момент при сборке. Пониженный уровень фрикционного контакта имеет место между витками резьб, которые не являются полностью сопряженными в процессе сборки. Размер зазора при этом выбирается в зависимости от уровня упругой деформации в собранном соединении и от предела упругой деформации используемых материалов. Размер зазора на этой основе может быть определен однозначным образом так, чтобы обеспечить надежное соединение без превышения предела упругости при сборке и добиться достаточной прочности резьб, в том числе в тех частях, которые первыми вступают в контакт при сборке, а затем тех частей, в которых имелись зазоры и которые будут вступать во взаимный контакт при приложении к соединению значительных рабочих усилий. В одном варианте изобретения резьбовое трубное соединение содержит охватываемый компонент,имеющий две ступени наружных резьб с шириной витков, увеличивающейся в одном направлении, и охватывающий компонент, имеющий две соответствующие ступени внутренних резьб с шириной витков,увеличивающейся в другом направлении, так что при сборке соединения витки взаимно соответствующих внутренних и наружных клиновых резьб взаимно смещаются до сопряжения. Приложение крутящего момента к соединению приводит к смещению первой ступени клиновых резьб до сопряжения и к образованию адекватного контактного давления между металлическими поверхностями охватываемого и охватывающего компонентов с формированием в собранном соединении уплотнения, выдерживающего значительные давления. Клиновые резьбы второй ступени спроектированы и расположены таким образом, что по завершении сборки первой ступени, до приложения каких-либо рабочих нагрузок или усилий, имеется небольшой зазор между закладными сторонами и между опорными сторонами резьб на второй ступени. В одном подобном варианте сумма максимальной деформации первой ступени клиновых резьб в собранном соединении и размера зазора между закладными сторонами второй ступени клиновых резьб не превышает предела упругой деформации материала, в котором сформированы клиновые резьбы. Еще в одном варианте предусматривается наличие опорной пары, причем осевые усилия генерируют контактное давление металл-металл между клиновыми резьбами первой ступени и опорной парой. Согласно одному аспекту изобретения максимальная деформация опорной пары в собранном соединении находится внутри диапазона упругой деформации материала опорной пары и не превышает размера зазора между опорными сторонами второй ступени клиновых резьб. Согласно другому аспекту изобретения формируется двухступенчатое резьбовое соединение. Резьбы первой ступени вступают в сопряжение и фиксируются в собранном соединении в первом положении вдоль оси. Данное фиксированное положение по завершении сборки соединения и до приложения к соединению каких-либо рабочих нагрузок или сжимающих усилий может именоваться как "начальное взаимное положение компонентов в собранном состоянии". Вторая ступень резьб содержит клиновые резьбы, боковые стороны которых в собранном соединении не находятся в сопряжении. Первая ступень резьб может именоваться как "сопряженные резьбы" или "сопряженная ступень". Вторая ступень резьб может именоваться как "плавающие клиновые резьбы" или "плавающая ступень". Когда сопряженные витки находятся в начальном положении, между опорными сторонами и между закладными сторонами плавающих резьб могут иметься зазоры. Размеры этих зазоров выбираются такими, чтобы плавающие клиновые резьбы начинали воспринимать нагрузку на растяжение до того, как будет превышен предел упругой деформации для любого материала соединения, который деформируется при сборке сопряженных клиновых резьб. В соответствии с другим вариантом изобретения предлагается двухступенчатое резьбовое соединение. В собранном соединении, т.е. в его начальном положении в собранном состоянии, резьбы первой ступени вступают в сопряжение и фиксируются в заданном (начальном) положении по оси. Вторая ступень резьб содержит плавающие клиновые резьбы, боковые стороны которых не находятся в сопряжении в собранном соединении, когда сопряженные резьбы занимают свое начальное положение. Между опорными сторонами и между закладными сторонами плавающих резьб имеются зазоры. Размеры зазоров выбираются такими, что плавающие клиновые резьбы начинают воспринимать сжимающее рабочее усилие до того, как будет превышен предел упругой деформации для любого материала, входящего в состав соединения, который деформируется при приведении в сопряжение сопряженных клиновых резьб.-4 013573 Один из вариантов изобретения содержит двухступенчатые клиновые резьбы. В процессе сборки резьбы одной ступени ("сопряженные резьбы") будут с усилием приведены в сопряженное положение,при этом, например, опорные стороны витков будут прижимать противолежащие поверхности опорной пары одна к другой. В то же время резьбы другой ступени ("плавающие клиновые резьбы") будут иметь зазоры как между закладными, так и между опорными сторонами. Степень деформации опорной пары в собранном соединении будет меньше, чем предел упругой деформации материала опорной пары (пластическая деформация отсутствует). Размеры зазоров между закладными сторонами и между опорными сторонами в плавающих клиновых резьбах являются малыми. Размеры зазоров для закладных и для опорных сторон могут быть одинаковыми или различными. В одном примере зазоры между закладными сторонами плавающих клиновых резьб выбраны меньше (или, по крайней мере, не больше), чем дополнительная деформация, которая потребовалась бы для достижения предела упругости опорной пары. Следовательно, когда к соединенным трубным компонентам прикладывают дополнительные сжимающие усилия, общий предел упругой деформации опорной пары не будет превзойден до того, как закладные стороны плавающих витков начнут воспринимать дополнительные усилия. В другом примере зазоры также меньше или, по крайней мере, не превышают деформации в процессе сборки до момента, когда опорные стороны плавающих витков начнут воспринимать дополнительные рабочие нагрузки. Тем самым облегчается поддержание уплотнения металл-металл. При наличии соответствующих зазоров между закладными сторонами и между опорными сторонами плавающих резьб растяжение или сжатие, а также растяжение и сжатие одновременно (которые могут иметь место при изгибе) воспринимаются без превышения предела упругости и без нарушения контакта между поверхностями, образующими опорную пару. Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут ясны из дальнейшего описания и прилагаемых чертежей. Перечень чертежей На фиг. 1 в частичном сечении показано известное резьбовое трубное соединение с одноступенчатой резьбой. На фиг. 2 представлен частичный вид в сечении известного трубного соединения с двухступенчатой клиновой резьбой. На фиг. 3 в частичном сечении показано трубное соединение согласно одному варианту изобретения. На фиг. 4 представлен частичный вид в сечении трубного соединения согласно варианту изобретения по фиг. 3. На фиг. 5 А в увеличенном масштабе, частично в сечении, показаны взаимодействующие витки согласно варианту изобретения. На фиг. 5 В в увеличенном масштабе, в сечении, показаны взаимодействующие витки согласно варианту изобретения. На фиг. 5 С в увеличенном масштабе, в сечении, показаны взаимодействующие витки согласно варианту изобретения. На фиг. 5D в увеличенном масштабе, в сечении, показаны взаимодействующие витки согласно варианту изобретения. На фиг. 6 А в увеличенном масштабе, в сечении, показаны витки плавающей клиновой резьбы согласно варианту изобретения. На фиг. 6 В в увеличенном масштабе, в сечении, показаны витки плавающей клиновой резьбы согласно варианту изобретения. На фиг. 6 С в увеличенном масштабе, в сечении, показаны витки плавающей клиновой резьбы согласно варианту изобретения. На фиг. 6D в увеличенном масштабе, в сечении, показаны витки плавающей клиновой резьбы согласно варианту изобретения. На фиг. 7 представлен частичный вид, в сечении, трубного соединения согласно альтернативному варианту изобретения. На фиг. 8 представлен частичный вид, в сечении, трубного соединения согласно альтернативному варианту изобретения. На фиг. 9 представлен частичный вид, в сечении, трубного соединения согласно альтернативному варианту изобретения. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Клиновые резьбы известной конструкции обладают некоторыми характерными преимуществами перед другими конструкциями резьб, в том числе способностью выдерживать большой крутящий момент и высокую степень сжатия, а также способностью надежной герметизации в отношении внутреннего и наружного давлений. Тем не менее, авторы изобретения обнаружили, что при конструировании соединений с клиновой резьбой нужно учитывать ряд факторов. Основным из них является уменьшение требуемого момента кручения и работы, которую нужно затратить на сборку соединения. Проблемы возрастают при многократно повторяющихся сборке и разборке соединений, используемых при эксплуатации-5 013573 трубных компонентов в нефтедобыче. Еще одно требование состоит в создании соединения, сохраняющего свою надежность и герметичность при эксплуатации. Необходимо также создать такие соединения,которые способны адекватно выдерживать цикличные рабочие нагрузки, усилия, крутящие и изгибающие моменты (т.е. создающие растяжение и сжатие одновременно). Другие факторы включают присущие данным резьбам характеристики износа, уплощения, поверхностных повреждений и усталости, обусловленной многочисленными сборками-разборками соединения. Еще одним фактором является возможность пластической деформации частей соединения под действием крутящего момента при сборке и/или в процессе использования. Следующим фактором является размер крутящего момента, требуемого для прижатия контактирующих металлических поверхностей с обеспечением надежного соединения и с образованием уплотнения при высоком контактном давлении по всей окружности резьбового соединения. Деформация, не превышающая предела упругости материала трубных компонентов в зоне контактирующих поверхностей между витками или поверхностей опорной пары, может использоваться для образования надежного соединения и герметичного уплотнения при сборке. Комбинированный эффект крутящего момента при сборке и рабочих усилий, действующих на витки, на любой элемент опорной пары и на любые поверхности, образующие уплотнение металл-металл, не должен в нормальной ситуации превышать пределы упругой деформации материалов, определяемые их пределами текучести. Применение двухступенчатой конической клиновой резьбы облегчает уменьшение трения и затрат энергии по сравнению с резьбой с одинаковыми размерами по всей длине. Двухступенчатые и сужающиеся на конус охватываемый и охватывающий компоненты позволяют ввести витки резьбы охватываемого компонента вглубь охватывающего компонента до того, как витки резьб придут в сопряжение. Конусность по вершинам и впадинам обеспечивает отсутствие перекрытия, по меньшей мере, до этапа завершения сборки. Кроме того, клиновые резьбы облегчают сборку, поскольку предусматривают наличие зазора между боковыми сторонами вплоть до окончательного завершения сборки. Высокий уровень крутящего момента, необходимого, чтобы преодолеть трение и создать соответствующую деформацию для образования надежного соединения, используется только на завершающей стадии взаимного вращения компонентов, когда элементы клиновой резьбы на охватываемом и охватывающем компонентах имеют близкие размеры. Таким образом, применение двухступенчатой конической клиновой резьбы уменьшает трение, крутящий момент и работу, необходимые при сборке, поскольку для образования соединения требуется меньше оборотов (по сравнению с однородной резьбой), а клиновые резьбы не вступают во взаимодействие с высоким контактным давлением по поверхности до завершающего этапа сборки. В общем случае согласно одному аспекту изобретения резьбовое трубное соединение содержит охватываемый компонент с витками первой ступени наружной клиновой резьбы, увеличивающимися по ширине в одном направлении, и охватывающий компонент с витками первой ступени внутренней клиновой резьбы, увеличивающимися по ширине в другом направлении, так что взаимно соответствующие внутренняя и наружная клиновые резьбы вступают во взаимодействие при сборке. В одном варианте соединение содержит также опорную пару для фиксации положения по уровню крутящего момента. Первая ступень витков и опорная пара выполнены и расположены таким образом, что при приходе данных витков и опорной пары в заданное положение между закладными и опорными сторонами второй ступени витков имеются небольшие зазоры. Эти зазоры могут составлять от нескольких тысячных до нескольких десятых миллиметра. По сравнению со сборкой одновременно обеих ступеней двухступенчатых клиновых резьб меньший крутящий момент требуется в этом случае для образования адекватного упругого сжатия витков и обеспечения тем самым надежного соединения с полной герметизацией по поверхности на опорной паре и/или на витках. В одном варианте при приложении требуемого крутящего момента во взаимодействие вступают, по меньшей мере, опорные стороны одной ступени двухступенчатых клиновых резьб. При этом взаимодействующие опорные стороны обеспечивают создание осевого усилия, прижимающего одна к другой поверхности опорной пары для фиксации по уровню крутящего момента. В результате витки одной ступени находятся в силовом взаимодействии, тогда как витки другой ступени расположены с зазором. Ступень клиновой резьбы и совокупность ее витков, которые вступают во взаимодействие при сборке, могут именоваться соответственно "сопряженной ступенью" и "сопряженными резьбами". Ступень клиновой резьбы и совокупность ее витков, которые имеют зазоры в собранном состоянии, могут именоваться соответственно "плавающей ступенью" и "плавающими резьбами". Размер приложенного крутящего момента задает фиксируемые положения или "начальные положения в собранном виде" соответствующих частей соединения по завершению сборки и до приложения к соединению внешних усилий, действующих на растяжение или сжатие, или изгибающих моментов. При этом выбор заданного начального положения и размера крутящего момента производятся так, что по завершению сборки между витками плавающих клиновых резьб как соответствующих опорных сторон, так и соответствующих закладных сторон охватываемого и охватывающего компонентов образуются выбранные или подобранные осевые зазоры. Согласно одному варианту изобретения размер крутящего момента выбирается таким, чтобы деформации сопряженных витков в осевом направлении были меньше предела упругости материала, в котором образованы витки, и чтобы деформация опорной пары в осевом направлении также была меньше-6 013573 предела упругости материала опорной пары. В результате при приложении заданного крутящего момента сопряженные витки создают осевое усилие, прижимающее поверхность элемента опорной пары на охватываемом компоненте к поверхности аналогичного элемента на охватывающем компоненте и тем самым обеспечивающее деформацию обеих сопряженных клиновых резьб и опорной пары. Относительные положения плавающих витков охватываемого и охватывающего компонентов задаются таким образом,чтобы осевой зазор между плавающими опорными сторонами был меньше, чем осевая деформация опорных сторон сопряженных витков. Аналогично, зазор между плавающими закладными сторонами должен быть меньше, чем осевая деформация опорной пары для фиксации по уровню крутящего момента. Таким образом, клиновые резьбы не создают при сборке какого-либо значительного осевого усилия или какого-либо значительного сопротивления крутящему моменту. В данном варианте рабочая нагрузка на трубные компоненты сначала воспринимается опорными сторонами сопряженных витков. Рабочее сжимающее усилие будет сначала восприниматься опорной парой для фиксации по уровню крутящего момента. Плавающие клиновые резьбы сначала не испытывают значительных рабочих нагрузок или усилий. Так, они сначала не испытывают значительных нагрузок на растяжение, поскольку на начальной стадии сборки между плавающими опорными сторонами компонентов соединения существует зазор. Аналогично, они сначала не испытывают значительного рабочего усилия на сжатие, поскольку в начальном положении зазор существует и между плавающими закладными сторонами витков. На фиг. 3 представлен вариант соединения 50 по изобретению, который содержит внутренние резьбы 54 и 55 на охватывающем компоненте 52 и наружные резьбы 74 и 75 на охватываемом компоненте 51,выполненные по двухступенчатой клиновой конфигурации вдоль центральной оси 53. Витки внутренних резьб 54 и 55 увеличиваются по ширине в одном направлении с постоянной скоростью, по существу, по всей спиральной длине витков. Витки наружных резьб 74 и 75 увеличиваются по ширине в другом направлении с постоянной скоростью, по существу, по всей спиральной длине витков. Внутренняя резьба 54 рассчитана на взаимодействие с наружной резьбой 74 по длине малой ступени 41. Внутренняя резьба 55 рассчитана на плавающее взаимодействие с наружной резьбой 75 по длине большой ступени 42. Хотя представленные на фиг. 3 витки имеют в сечении прямоугольный профиль,должно быть понятно, что клиновые резьбы, для реализации каких-то дополнительных преимуществ,могут иметь и другие профили, например в виде ласточкина хвоста или крючка. Таким образом, без выхода за пределы изобретения и в сочетании с другими аспектами изобретения или в рамках этих аспектов могут использоваться различные иные профили витков. На фиг. 4 показана конструкция на основе клиновой резьбы, иллюстрирующая особенности резьбы,аналогичной двухступенчатой конфигурации по фиг. 3, но с профилем типа ласточкина хвоста. Внутренняя резьба 54 выполнена на охватывающем компоненте 52 по длине малой ступени 41. У внутренней резьбы 54 имеются закладные стороны 58, опорные стороны 56, впадины 60 и вершины 64. Соответствующая ей наружная резьба 74 выполнена на охватываемом компоненте 51 по длине малой ступени 41. У наружной резьбы 74 имеются закладные стороны 78, опорные стороны 76, впадины 80 и вершины 84. На охватывающем компоненте 52 по длине большой ступени 42 выполнена внутренняя резьба 55. У внутренней резьбы 55 имеются закладные стороны 59, опорные стороны 57, впадины 61 и вершины 65. Соответствующая ей наружная резьба 75 выполнена на охватываемом компоненте 51 по длине большой ступени 42. У наружной резьбы 75 имеются закладные стороны 79, опорные стороны 77, впадины 81 и вершины 85. При сборке соединения 50 путем взаимного вращения компонентов увеличивающаяся ширина витков резьб 54 и 74 (обладающих клиновидностью) приводит при взаимном вращении трубных компонентов 51 и 52 к сближению взаимодействующих сторон витков и к их сопряжению с усилием. Согласованная конусность охватываемого и охватывающего компонентов 51, 52 заставляет взаимно согласованные впадины и вершины сближаться до сопряжения. В данном варианте опорная пара 66 для фиксации по уровню крутящего момента сформирована торцевой поверхностью 67 охватываемого компонента 51 и поверхностью 68 внутреннего выступа (ВВ), отходящего от внутреннего диаметра охватывающего компонента 52. Шаги сопряженных внутренней и наружной резьб 54, 74 выбраны такими, что торцевая поверхность 67 прижимается кповерхности 68 ВВ с образованием уплотнения, которое препятствует протеканию флюидов через опорную пару 66. Более конкретно, крутящий момент, прикладываемый при сборке к соединению 50, заставляет опорные стороны 56, 76 витков на малой ступени 41 вступить в сопряжение и тем самым заставляет поверхности 67, 68 опорной пары 66 вступить во взаимный контакт по поверхности. Для удобства дальнейшего изложения внутренняя и наружная резьбы 55, 75 совместно могут именоваться как "сопряженные резьбы" 43. Когда сопротивление прикладываемому при сборке крутящему моменту за счет напряжений и результирующих деформаций, возникающих в сопряженных резьбах 43 и в противолежащих плоскостях опорной пары 66, становится достаточно большим, вращение прекращается. Уровень напряжений и соответствующих деформаций боковых сторон 56, 76 сопряженных резьб и поверхностей 67, 68 опорной пары определяются модулем упругости и прочностью используемых материалов. Таким образом, относительные положения охватываемого и охватывающего компонентов 51 и 52 в собранном соединении фиксируются в заданном положении, которое может быть определено в зависимости от уровня крутящего момента, прикладываемого при сборке.-7 013573 Внутренняя и наружная резьбы 55, 75 большой ступени 42 выполнены так, что при свинчивании с усилием ступени 41, как это было описано выше, между закладными сторонами 59 и 79, а также между опорными сторонами 57 и 77 будут оставаться небольшие зазоры 90 и 92 соответственно. Поэтому клиновые резьбы 55 и 75, имеющие зазоры 90, 92 соответственно между закладными сторонами 59, 79 и между опорными сторонами 57, 77, совместно могут именоваться "плавающими клиновыми резьбами" 44. Хотя в некоторых случаях целесообразно иметь сопряженные клиновые резьбы 43 на малой ступени 41, как это показано на фиг. 3 и 4, должно быть понятно, что эти резьбы 43, не выходя за пределы изобретения, можно выполнить либо на малой ступени 41, либо на большой ступени 42. Соответственно,плавающие клиновые резьбы 44 будут выполнены на другой ступени, а именно на большой ступени 42 или на малой ступени 41. Опорная пара 66 образуется в зоне взаимодействия охватываемого торца 67 и поверхности 68 внутреннего выступа охватывающего компонента. В данном варианте сопряженные резьбы 43, плавающие клиновые резьбы 44 и опорная пара 66 для фиксации по уровню крутящего момента образуют резьбовое соединение 50 между охватываемым и охватывающим компонентами 51, 52. Таким образом, при приложении в процессе сборки соединения 50 крутящего момента заданного уровня, по меньшей мере, опорные стороны 56, 57 резьб на сопряженных ступенях охватываемого и охватывающего компонентов 51, 52 входят во взаимное сопряжение и с усилием прижимают поверхности опорной пары 66 одна к другой с созданием контакта по поверхности. В соответствии с одним полезным аспектом данного варианта зона контакта в опорной паре 66 меньше, чем зона взаимного контакта опорных сторон 56 и 57, так что в собранном соединении максимальная осевая деформация будет на указанной опорной паре 66. Это облегчает формирование герметичного уплотнения со стороны внутренних диаметров охватываемого и охватывающего трубных компонентов 51, 52. Полная герметизация на опорной паре 66 препятствует проникновению флюида из внутреннего объема трубных компонентов между витками резьб 54, 74 резьбового соединения 50. Должно быть понятно, что в собранном соединении, по меньшей мере, опорные стороны 56 и 76 сопряженных резьб 43 будут находиться в сопряженном состоянии. Однако в сопряженном состоянии в собранном соединении могут быть и закладные стороны 58 и 78 сопряженных резьб 43. Например, если сопряженные резьбы 43 являются клиновыми, они могут быть выполнены так, что в собранном состоянии взаимодействуют как опорные стороны 56 и 76, так и закладные стороны 58 и 78. Подобная конструкция может быть полезна для некоторых назначений, например для создания герметизирующего уплотнения между поверхностями боковых сторон и поверхностями и впадин, и вершин витков. Однако в сопряженности закладных сторон 58 и 78 нет необходимости при условии, что опорные стороны 56 и 76 при взаимодействии обеспечивают прижатие с усилием поверхностей опорной пары 66 одна к другой. В собранном соединении может существовать осевой зазор 98 между торцевой поверхностью 94 охватывающего компонента и поверхностью 96 наружного выступа, соответствующей наружному диаметру охватываемого компонента, т.е. эти поверхности могут не входить в контакт. Может иметься также осевой зазор 100 на участке 102 между ступенями 41, 42 сопряженных и плавающих резьб 43, 44 соответственно. В такой конструкции положение, прочность и осевая деформация опорной пары 66 являются главными факторами, задающими относительные положения внутренней и наружной резьб 55 и 75 плавающих резьб 44 в собранном соединении. Фиг. 4 и 5A-5D позволяют лучше понять взаимодействие различных частей сопряженных резьб 43 для различных альтернативных вариантов изобретения. В варианте по фиг. 5 А для улучшения герметизации в собранном соединении все следующие элементы: опорные стороны 56, 76, закладные стороны 58, 78, впадины 60 и вершины 84 витков на охватывающем и охватываемом компонентах соответственно, а также вершины 64 и впадины 80 на охватывающем и охватываемом компонентах соответственно сопряженных резьб 43 могут находиться в контакте по поверхности с взаимодействующими с ними элементами. Альтернативно, как это показано на фиг. 5 В, сопряженные резьбы 43 могут быть выполнены так,что опорные стороны 56 и 76 оказываются сопряженными, а между закладными сторонами 58 и 78 имеется небольшой зазор 95 в осевом направлении. Такая конструкция позволяет гарантировать, что основная часть или все осевое усилие, развиваемое сопряженными опорными сторонами 56, 76, приложено к опорной паре 66. В обоих вариантах по фиг. 5 А и 5 В впадины и вершины витков изображены при отсутствии радиального зазора. Из фиг. 5 С должно быть понятно, что в других альтернативных вариантах сопряженных резьб 43 между впадинами 60 и вершинами 84 витков на охватывающем и на охватываемом компонентах соответственно, а также между вершинами 64 и впадинами 80 витков на охватывающем и охватываемом компонентах могут существовать малые радиальные зазоры 104, 105 соответственно. Из фиг. 5D должно быть также понятно, что зазор 105 между впадинами и вершинами может быть образован только между одним набором впадин и вершин, например между впадинами 60 и вершинами 84 витков, при отсутствии такого зазора между впадинами 60 и вершинами 84 витков. Отсутствие зазора между впадинами 80 и вершинами 84 витков может указывать на перекрытие между соответствующими поверхностями впадин и вершин, что может облегчить герметизацию.-8 013573 Хотя на фиг. 5A-5D не представлены все возможные варианты зазоров между впадинами и вершинами витков в сопряженных резьбах 43, должно быть понятно, что такие зазоры могут иметься независимо от того, являются ли сопряженными только опорные стороны 56 и 76 (см. фиг. 5 В и 5 С) или как опорные стороны 56 и 76, так и закладные стороны 58 и 78 (см. фиг. 5 А и 5D). Кроме того, должно быть ясно, что в собранном соединении может иметься радиальный зазор 104 между впадинами и вершинами витков при отсутствии подобного зазора между впадинами 60 и вершинами 84. Аналогично, может иметься радиальный зазор 105 между впадинами 60 и вершинами 84 при отсутствии подобного зазора между впадинами 80 и вершинами 64; возможно также одновременное существование радиальных зазоров 104, 105. Фиг. 4 и 6A-6D позволяют лучше понять взаимодействие различных частей плавающих резьб 44 для различных альтернативных вариантов изобретения. В варианте по фиг. 6 А плавающие резьбы 44 выполнены такими, что в собранном соединении имеется зазор 90 в осевом направлении между опорными сторонами 77, 57 витков на охватываемом и охватывающем компонентах 51, 52 соответственно. Зазор 92 в осевом направлении образован также между закладными сторонами 79, 59 витков на охватываемом и охватывающем компонентах 51, 52 соответственно. Таким образом, наружная резьба 75 на охватываемом компоненте 51 имеет возможность при приложении достаточно больших рабочих усилий смещаться или "плавать" в осевом направлении относительно внутренней резьбы 55 на охватывающем компоненте 52. Прикладываемые рабочие усилия будут достаточно большими, чтобы вызвать относительное перемещение в том случае, если они будут достаточно велики для создания упругой деформации части соединения 50. Как показано на фиг. 6 А, между впадинами 81 витков на охватываемом компоненте и вершинами 65 витков на охватывающем компоненте может иметься небольшой радиальный зазор 106; небольшой радиальный зазор 107 может иметься также между вершинами 85 витков на охватываемом компоненте и впадинами 61 витков на охватывающем компоненте. Такое выполнение может, например, облегчить относительное ("плавающее") перемещение охватываемого и охватывающего компонентов 51,52 в зоне плавающих резьб 44. В альтернативном варианте, как это показано на фиг. 6 В, впадины 81 и вершины 65 витков плавающих резьб 44 на охватываемом и охватывающем компонентах соответственно, как и вершины 85 и впадины 61 витков на этих компонентах, могут быть выполнены таким образом, что в собранном соединении они находятся во взаимном контакте по поверхности. Данный вариант может, например, обеспечивать полезную дополнительную жесткость, полную согласованность витков и полную герметизацию. В альтернативном варианте по фиг. 6 С размер зазора 93 между закладными сторонами 59 и 79 может быть меньше, чем размер зазора 91 между опорными сторонами 57 и 77. В результате будет уменьшена допустимая деформация опорных сторон 56 и 76 сопряженных резьб 43 (не изображенных на фиг. 6 С, см. фиг. 4 и 5 А-5 В) под действием прикладываемых рабочих усилий до того, как опорные стороны 57 и 77 плавающих резьб начнут нести приложенную рабочую нагрузку. В другом варианте, показанном на фиг. 6D, относительно большой зазор 99 образован между закладными сторонами 59 и 79, тогда как между опорными сторонами 57 и 77 образован меньший зазор 97. В данном варианте потребуется увеличенная деформация опорной пары 66 и/или закладных сторон 58 и 78 сопряженных резьб 43 под действием прикладываемых рабочих усилий до того, как плавающие закладные стороны 59 и 79 начнут нести сжимающие рабочие усилия. Достаточно большая рабочая нагрузка может вызвать дополнительную деформацию в сопряженных клиновых резьбах 43 или в опорной паре 66. Поэтому конструкция соединения согласно изобретению может быть, например, настроена с учетом того, какой вид ожидаемых рабочих усилий - вызывающих растяжение или сжатие - является преобладающим. Например, если дополнительная деформация превышает зазор 90 (или 93 на фиг. 6 С, или 97 на фиг. 6D) между опорными сторонами 57 и 77 плавающих клиновых резьб 44, эти резьбы также начинают нести рабочую нагрузку. Когда дополнительная деформация превышает зазор 92 (или 91 на фиг. 6 С, или 99 на фиг. 6D) между закладными сторонами 59 и 79 плавающих клиновых резьб 44, эти резьбы 44 также начинают нести рабочую нагрузку, или рабочие усилия. Чтобы избежать пластической деформации материала или уменьшить ее при растяжении под рабочей нагрузкой, деформация сопряженных резьб 43 в собранном соединении в сочетании с дополнительной деформацией, допустимой до прихода в контакт опорных сторон 57 и 77 плавающих резьб 44 (т.е. деформация сопряженных резьб 43 плюс зазор 90, 93, или 97 между плавающими опорными сторонами),не должна превышать предел упругости материала сопряженных резьб 43. Кроме того, чтобы избежать или уменьшить потерю герметичности на опорной паре 66, деформации в опорной паре 66 в собранном соединении в сумме с дополнительной деформацией растяжения, допустимой до прихода в контакт опорных сторон 57 и 77 плавающих резьб 44 (т.е. зазор 92, 93 или 97 между опорными сторонами), не должны превышать предел упругой деформации деформируемого материала. Далее, чтобы избежать пластического течения материала под действием сжимающего рабочего усилия, сумма деформации опорной пары 66 и допустимой дополнительной деформации сжатия до прихода в контакт закладных сторон 59 и 79 плавающих резьб 44 (т.е. деформация опорной пары 66 плюс зазор 92, 91 или 99 между плавающими закладными сторонами) должна быть меньше предела упругости-9 013573 деформированного материала опорной пары. Кроме того, в случае, когда закладные стороны 58 и 78 сопряженных резьб 43 функционируют в качестве фиксатора по крутящему моменту, сумма любой деформации закладных сторон сопряженных клиновых резьб 43 в собранном соединении и деформации на сжатие, допустимой до прихода в контакт закладных сторон 59 и 79 плавающих резьб 44 (т.е. деформация сопряженных закладных сторон плюс зазор 92, 91 или 99 между плавающими закладными сторонами), должна быть меньше, чем предел упругой деформации деформированного материала закладных сторон. Хотя это может и не быть критичным для целей герметизации, поскольку при нагрузке на сжатие контакт между элементами опорной пары усиливается, должно быть понятно, что ослабление контакта между опорными сторонами 56 и 76 сопряженных резьб 43 будет уменьшено или устранено, если допустимая деформация на сжатие до прихода в контакт плавающих закладных сторон 59 и 79 (т.е. зазор 92, 91 или 99 между плавающими закладными сторонами) не превышает начальной деформации при сборке опорных сторон 56 и 76 сопряженных резьб 43. В случае рабочей нагрузки на растяжение первоначально эту нагрузку воспринимают опорные стороны 56 и 76 сопряженных клиновых резьб 43. Если эта нагрузка приведет к тому, что деформация сопряженных опорных сторон 56 и 76 превысит зазор между плавающими опорными сторонами 57 и 77,плавающие опорные стороны 57 и 77 придут в сопряжение и начнут воспринимать рабочую нагрузку на растяжение. В связи с этим было признано полезным выполнять сопряженные резьбы 43 и плавающие клиновые резьбы 44 таким образом, чтобы в собранном соединении сумма осевой деформации сопряженных опорных сторон 56 и 76 и осевого зазора между плавающими опорными сторонами не превышала предела упругой деформации материала резьбового соединения. В результате предел упругой деформации сопряженных опорных сторон 56 и 76 не будет превышен до того, как плавающие клиновые резьбы 44 начнут нести рабочую нагрузку. Было также признано полезным формировать сопряженные резьбы 43 и плавающие клиновые резьбы 44 так, чтобы при приходе сопряженных клиновых резьб 43 и опорной пары 66 в заданное положение зазор между плавающими опорными сторонами 57 и 77 не превышал осевой деформации опорной пары 66. В данной конфигурации общая деформация опорной пары 66 при рабочей нагрузке на сжатие не превысит предельной упругой деформации до того, как плавающие закладные стороны 59 и 79 начнут воспринимать дополнительное сжимающее усилие. При рабочей нагрузке на растяжение давление на элементы опорной пары 66 будет уменьшаться, но контакт по поверхности между противолежащими поверхностями данной пары 66 до того, как опорные стороны плавающих резьб 44 начнут нести дополнительную нагрузку на сжатие, не будет потерян. Аналогично, в случае рабочей нагрузки на сжатие опорная пара 66 первоначально испытывает сжимающее рабочее усилие. При этом должно быть понятно, что когда сопряженные опорные стороны 56 и 76 сопряженных резьб и опорная пара 66 находятся в заданном положении, между закладными сторонами сопряженных клиновых резьб 43 может существовать небольшой зазор или небольшая зона контакта при осевой деформации на сжатие. Или только опорная пара 66, или опорная пара 66 и закладные стороны 58 и 78 сопряженных клиновых резьб 43 будут нести нагрузку до тех пор, пока осевая деформация не превысит зазора между плавающими закладными сторонами 59 и 79. Если приложенные рабочие сжимающие усилия вызовут осевое смещение плавающих резьб 44, превышающее зазор между плавающими закладными сторонами 59 и 79, эти стороны 59 и 79 вступят в контакт и начнут воспринимать рабочие сжимающие усилия. В связи с этим было признано полезным выполнять двухступенчатые клиновые резьбы таким образом, чтобы в собранном соединении сумма осевой деформации опорной пары и осевого зазора между плавающими закладными сторонами 59 и 79 не превышала предел упругой деформации деформированного материала. В этом случае предел упругой деформации опорной пары не будет превышен до того, как рабочие сжимающие усилия начнут восприниматься плавающими клиновыми резьбами 44. Было также признано полезным выполнять резьбы 43 и 44 так, чтобы при заданном положении сопряженных клиновых резьб 43 и опорной пары 66 зазор между плавающими закладными сторонами 59 и 79 не превышал осевой деформации сопряженных опорных сторон 56 и 76. В случае рабочей нагрузки на сжатие деформации сопряженных опорных сторон 56 и 76 будут уменьшены, но контакт между этими поверхностями сопряженных опорных сторон не будет потерян до того, как плавающие закладные стороны 59 и 79 начнут воспринимать рабочее усилие. Фиг. 7-9 иллюстрируют, в сечении, альтернативные варианты изобретения с различными конфигурациями двухступенчатых клиновых резьб. На каждой из этих фигур представлены части охватываемого и охватывающего резьбовых компонентов согласно альтернативным вариантам изобретения. Вариант по фиг. 7 использует двухступенчатые клиновые резьбы 110, образующие коническое соединение 112 между охватываемым и охватывающим трубными компонентами 114, 116. Опорная пара 118 образована торцом 120 охватывающего компонента и наружным выступом (НВ) 122 на охватываемом компоненте. Клиновые резьбы большой ступени 142 двухступенчатых резьб 110 в собранном соединении сопряжены (связаны) по меньшей мере в части опорных сторон 126, 128 витков охватываемого и охватывающего компонентов 114, 116. Элементы опорной пары 118 в собранном соединении также со- 10013573 пряжены. Заданный уровень крутящего момента определяет относительные положения охватываемого и охватывающего компонентов 114, 116 в собранном соединении. В одном варианте после приложения заданного крутящего момента закладные стороны 130, 132 охватываемого и охватывающего компонентов 114, 116 также могут стать сопряженными, когда опорная пара 118 становится полностью сопряженной. В других вариантах между закладными сторонами 130, 132 может иметься осевой зазор. Альтернативно, эти стороны могут иметь различные конфигурации, аналогичные конфигурациям сопряженных резьб, описанных со ссылками на фиг. 5A-5D. Двухступенчатые клиновые резьбы другой, малой ступени 141 в варианте по фиг. 7 выполнены так,что в собранном соединении между опорными сторонами 138, 140 охватываемого и охватывающего компонентов 114, 116 соответственно имеется осевой зазор 134, а между закладными сторонами 135 и 145 охватываемого и охватывающего компонентов 114, 116 имеется осевой зазор 136. Таким образом, на этой ступени витки резьбы на охватываемом компоненте 114 могут смещаться или "плавать" в осевом направлении относительно витков резьбы на охватывающем компоненте 116. Между торцем 146 охватываемого компонента 114 и внутренним выступом (ВВ) 148 охватывающего компонента 116 имеется свободное пространство (зазор) 150. Таким образом, торец 146 и ВВ 148 не образуют опорной пары для фиксации по уровню крутящего момента. Свободное пространство 152 имеется и на переходном участке 154 между двумя ступенями 141 и 142 резьб, имеющими различные диаметры. Небольшой радиальный зазор может быть также образован в собранном соединении между впадинами 127, 131 и соответствующими вершинами 129, 133 витков сопряженных резьб 144 большой ступени 142. Альтернативно, впадины 127, 131 и вершины 129, 133 витков в собранном соединении могут находиться в контакте по поверхности с перекрытием, чтобы облегчить герметизацию. Аналогично, впадины 137, 147 и соответствующие вершины 139, 149 витков на малой ступени 141 плавающих резьб 143 в собранном соединении могут находиться в контакте по поверхности с перекрытием. Альтернативно, чтобы облегчить относительное перемещение охватываемого и охватывающего компонентов в области плавающих резьб 143, может быть образован небольшой радиальный зазор между впадинами 137, 147 и соответствующими вершинами 139, 149 витков плавающих резьб 143. Хотя ступень сопряженных клиновых резьб 144 изображена имеющей больший диаметр, чем ступень плавающих резьб 143, должно быть понятно, например, со ссылкой на фиг. 3 и 4, что в альтернативных вариантах резьбы меньшего диаметра могли бы являться сопряженными резьбами, способными вступать в сопряжение в положении, фиксируемом по крутящему моменту, тогда как ступень с большим диаметром витков могла бы соответствовать плавающим клиновым резьбам, имеющим в собранном соединении зазоры между опорными и закладными сторонами. Кроме того, плавающие клиновые резьбы могут иметь и различные другие конфигурации, аналогичные описанным со ссылками на фиг. 6A-6D. На фиг. 8 опорная пара 210 для фиксации по уровню крутящего момента охватываемого и охватывающего трубных компонентов 214, 216 образована на переходном участке 211 между двумя ступенями двухступенчатого резьбового соединения 212. В данном варианте сопряженные резьбы 218 показаны, как имеющие относительно малый диаметр, а плавающие резьбы 220 - как имеющие относительно большой диаметр. В альтернативном варианте плавающие резьбы могли бы иметь относительно малый диаметр, а сопряженные резьбы - относительно большой. Между торцем 224 охватывающего компонента 216 и НВ 226, соответствующим наружному диаметру охватываемого компонента 214, образован осевой зазор 222. Осевой зазор 228 образован также между торцем 230 охватываемого компонента 214 и ВВ 232 на охватывающем компоненте 216. В альтернативном варианте по фиг. 9 двухступенчатое клиновое резьбовое соединение 234 образовано между охватываемым и охватывающим компонентами 236, 238. Опорная пара для фиксации по уровню крутящего момента (необязательно использующая соответствующие торцы и выступы) сформирована за счет сопряжения по поверхности и опорных сторон 258, 260 и закладных сторон 262, 264 одной ступени 240 двухступенчатого клинового резьбового соединения 234. При приложении при сборке крутящего момента заданного размера сопряженные клиновые резьбы 241 ступени 240 с усилием сопрягаются по закладным и опорным сторонам и тем самым фиксируют относительные положения вдоль оси охватываемого и охватывающего компонентов 236, 238. Другая ступень 242 соответствует плавающим клиновым резьбам 243, которые в собранном соединении имеют осевой зазор между опорными сторонами 270, 268 и между закладными сторонами 274, 272, образуя плавающие клиновые резьбы. Между торцем 250 охватывающего компонента и НВ, задающим наружный диаметр 252 охватываемого компонента, имеется осевой зазор 244. Осевой зазор 246 имеется также на промежуточном участке между ступенью 240 сопряженных клиновых резьб 241 и ступенью 242 плавающих резьб 243. Кроме того, сформирован осевой зазор 248 между торцем охватываемого компонента и ВВ на охватывающем компоненте. Сопряженные резьбы 241 на охватываемом и охватывающем компонентах 236, 238 вступают в полное клиновое сопряжение между опорными сторонами 258, 260 и закладными сторонами 262 и 264 с герметичным уплотнением по поверхности соответственно между сопряженными опорными сторонами,а также между сопряженными закладными сторонами. В одном варианте впадины 261, 263 и вершины 265, 267 витков сопряженных резьб 241 также вступают в контакт по поверхности (что может рассмат- 11013573 риваться, как уплотнение металл-металл). Это облегчает герметизацию в собранном соединении. Такая конструкция, по существу, функционирует в других вариантах как фиксатор по уровню крутящего момента, поскольку обеспечивает ту же функцию создания контакта металл-металл между поверхностями опорных и закладных сторон. Согласно другим вариантам герметизация может быть дополнительно облегчена путем формирования традиционных уплотнений металл-металл на любом конце резьбового соединения или на переходном участке 234 между двумя ступенями резьбового соединения. При этом указанные уплотнения формируются одновременно с достижением заданного сопряжения сопряженных витков в момент фиксации по уровню крутящего момента. Например, подобное уплотнение металл-металл может быть выполнено с небольшой конусностью, так что оно не обеспечивает фиксации. Такая фиксация может быть обеспечена, например, за счет фиксирующего сопряжения опорных и закладных сторон сопряженных клиновых резьб 241. Таким образом, выше были описаны различные варианты конструкции двухступенчатых клиновых резьб. В собранном соединении на одной ступени будет иметься сопряжение с усилием, например, когда опорные стороны прижимают одна к другой противолежащие поверхности опорной пары, тогда как на другой ступени будут иметься зазоры как между закладными, так и между опорными сторонами (что соответствует "плавающим клиновым резьбам"). Уровень деформации опорной пары в собранном соединении будет меньше, чем предел упругой деформации материала опорной пары (пластические деформации отсутствуют). Зазоры между закладными сторонами и между опорными сторонами в плавающих клиновых резьбах будут малыми. В частности, зазоры будут меньше, чем деформация, которая бы потребовалась, чтобы достичь предела упругости в опорной паре. Таким образом, когда к соединенным трубным компонентам прикладываются дополнительные сжимающие силы, суммарный предел упругой деформации в опорной паре не будет превышен до того, как дополнительную нагрузку начнут воспринимать закладные стороны плавающих резьб. В одном варианте зазоры выбраны меньшими, чем деформации в опорной паре, так что опорная пара не будет разгружена до того, как опорные стороны плавающих витков начнут нести дополнительные нагрузочные усилия. При соответствующем выборе зазоров между закладными и опорными сторонами плавающих витков растяжение или сжатие, а также одновременно растяжение и сжатие (что, например, может иметь место при изгибе) могут восприниматься без превышения предела упругости и без потери контакта между элементами опорной пары. Хотя изобретение было описано применительно к ограниченному количеству вариантов, специалистам в данной области после ознакомления с описанием будет понятно, что могут быть предложены и другие варианты, не выходящие за пределы настоящего изобретения. Соответственно, объем изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Трубное соединение, содержащее охватываемый компонент, имеющий первую наружную резьбу на первой резьбовой ступени, которая вступает в сопряжение и фиксируется в начальном фиксированном положении в собранном состоянии вдоль оси до приложения к соединению каких-либо рабочих нагрузок или сжимающих усилий, причем указанная первая ступень именуется сопряженной резьбовой ступенью охватываемого компонента, и вторую наружную резьбу на своей второй ступени, причем витки первой и второй наружных резьб имеют опорные стороны, закладные стороны, впадины и вершины; охватывающий компонент, имеющий первую внутреннюю резьбу на своей сопряженной резьбовой ступени и вторую внутреннюю резьбу на своей второй резьбовой ступени, причем витки первой и второй внутренних резьб имеют опорные стороны, закладные стороны, впадины и вершины; отличающееся тем,что вторая внутренняя резьба охватывающего компонента и вторая наружная резьба охватываемого компонента представляют собой клиновые резьбы; опорные стороны и закладные стороны витков второй наружной клиновой резьбы и второй внутренней клиновой резьбы не входят в сопряжение в указанном начальном фиксированном положении в собранном состоянии вдоль оси и определяют соответствующую плавающую резьбовую ступень; и в собранном соединении между опорными и закладными сторонами витков второй наружной клиновой резьбы и соответствующими опорными и закладными сторонами витков второй внутренней клиновой резьбы имеется по меньшей мере один заданный зазор, размер которого выбран с учетом упругой деформации в собранном соединении и предела упругой деформации по меньшей мере для одного материала в собранном трубном соединении. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, имеющую предел упругой деформации, при этом в собранном соединении опорная пара находится в сопряженном состоянии, причем начальное взаимное положение компонентов в собранном состоянии задается деформацией опорных сторон витков резьб сопряженной ступени и деформацией противолежащих сторон витков опорной пары; а сумма зазора между закладными сторонами витков резьб плавающей ступени и деформации опор- 12013573 ной пары в собранном соединении не превышает предела упругой деформации опорной пары. 3. Соединение по п.2, отличающееся тем, что в положении компонентов, определяемом приложением заданного крутящего момента при сборке, между закладными сторонами витков резьб плавающей ступени имеется зазор для обеспечения деформации опорной пары в диапазоне упругой деформации материала опорной пары. 4. Соединение по п.2, отличающееся тем, что опорные стороны витков резьб сопряженной ступени имеют предел упругой деформации, а сумма зазора между опорными сторонами витков резьб плавающей ступени и деформации опорных сторон витков резьб сопряженной ступени в собранном соединении не превышает предела упругой деформации опорных сторон витков сопряженных резьб. 5. Соединение по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, при этом опорные стороны витков резьб сопряженной ступени имеют предел упругой деформации; в собранном соединении опорные стороны витков резьб сопряженной ступени взаимно сопряжены; противолежащие поверхности опорной пары взаимно сопряжены; начальное взаимное положение компонентов в собранном состоянии задается деформацией опорных сторон витков резьб сопряженной ступени и деформацией противолежащих сторон витков опорной пары в собранном соединении; сумма зазора между опорными сторонами витков резьб плавающей ступени и деформации опорных сторон витков резьб сопряженной ступени в собранном соединении меньше, чем предел упругой деформации опорных сторон витков резьб на сопряженной ступени. 6. Соединение по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, имеющую предел упругой деформации, при этом начальное взаимное положение компонентов в собранном состоянии задается деформацией опорных сторон витков резьб сопряженной ступени и деформацией опорной пары; деформация опорной пары в собранном соединении не превышает предела упругости опорной пары; зазор между опорными сторонами витков резьб на плавающей ступени не превышает деформации опорной пары в собранном соединении. 7. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на любом конце соединения или в его средней части имеется уплотнение металл-металл. 8. Соединение по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, выполненную с возможностью деформации, при собранной сопряженной ступени, в соответствии с уровнем крутящего момента; при этом зазор между закладными сторонами витков резьб плавающей ступени выбран из условия поддержания деформации опорной пары в диапазоне упругой деформации материала опорной пары. 9. Соединение по п.8, отличающееся тем, что размер зазора между закладными сторонами витков резьб на плавающей ступени выбран таким, чтобы в сумме с начальной деформацией опорной пары он не превысил предела упругости опорной пары с тем, чтобы закладные стороны витков резьб плавающей ступени вступали в сопряжение, с восприятием сжимающего рабочего усилия, до того как будет превышен предел упругой деформации опорной пары, с удерживанием тем самым деформации опорной пары в диапазоне упругой деформации. 10. Соединение по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, рассчитанную на упругую деформацию, когда сопряженная ступень соединения находится в собранном состоянии, при этом зазор между опорными сторонами витков резьб плавающей ступени выбран из условия поддержания деформации опорной пары в диапазоне упругой деформации материала опорной пары. 11. Соединение по п.10, отличающееся тем, что размер зазора между опорными сторонами витков резьб плавающей ступени выбран не превышающим упругую деформацию опорной пары в собранном соединении с тем, чтобы опорные стороны витков резьб плавающей ступени вступали в сопряжение, с восприятием рабочей нагрузки на растяжение, до того как будет снята упругая деформация опорной пары, с удерживанием тем самым деформации опорной пары в диапазоне упругой деформации материала опорной пары. 12. Соединение по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, расположенную так, что в собранном соединении опорные стороны витков резьб сопряженной ступени деформированы, при этом зазор между опорными сторонами витков резьб плавающей ступени выбран из условия поддержания деформации сопряженных опорных сторон витков резьб в диапазоне упругой деформации материала сопряженных опорных сторон витков. 13. Соединение по п.1, отличающееся тем, что сопряженная ступень содержит сопряженные клиновые резьбы, опорные стороны витков которых имеют предел упругой деформации; начальное положение компонентов в собранном состоянии определяется сопряжением закладных и опорных сторон витков сопряженных клиновых резьб при заданном уровне крутящего момента в процессе сборки;- 13013573 зазор между опорными сторонами витков резьб и зазор между закладными сторонами витков на плавающей клиновой ступени в собранном соединении выбраны таким образом, что сумма деформации опорных сторон витков резьб на сопряженной ступени и зазора между опорными сторонами витков резьб на плавающей клиновой ступени находится в диапазоне упругой деформации для сопряженных клиновых резьб, а сумма деформации закладных сторон витков резьб на сопряженной ступени и зазора между закладными сторонами витков резьб на плавающей клиновой ступени лежит в диапазоне упругой деформации для закладных сторон витков сопряженных клиновых резьб. 14. Соединение по п.1, отличающееся тем, что сопряженная ступень содержит сопряженные клиновые резьбы, закладные стороны витков которых имеют предел упругой деформации; начальное положение компонентов в собранном состоянии определяется сопряжением закладных и опорных сторон витков при заданном уровне крутящего момента в процессе сборки; а сумма зазора между закладными сторонами витков резьб на плавающей ступени и деформации закладных сторон витков резьб на сопряженной ступени в собранном соединении не превышает предела упругой деформации закладных сторон витков на сопряженной ступени. 15. Соединение по п.1, отличающееся тем, что сопряженная ступень содержит сопряженные клиновые резьбы, причем опорные стороны витков сопряженных клиновых резьб имеют предел упругой деформации; начальное положение компонентов в собранном состоянии определяется сопряжением закладных и опорных сторон витков сопряженных клиновых резьб при заданном уровне крутящего момента в процессе сборки; а сумма зазора между опорными сторонами витков резьб на плавающей клиновой ступени в собранном соединении и деформации опорных сторон витков сопряженных клиновых резьб не превышает предела упругой деформации опорных сторон витков сопряженных клиновых резьб. 16. Соединение по п.1, отличающееся тем, что сопряженная ступень содержит опорные стороны витков резьб и опорную пару для фиксации по уровню крутящего момента, начальное взаимное положение компонентов в собранном состоянии задается начальной деформацией опорной пары в собранном соединении, а зазор между опорными сторонами витков плавающих клиновых резьб не превышает указанной деформации опорной пары. 17. Соединение по п.1, отличающееся тем, что охватываемый компонент имеет наружный выступ, соответствующий его наружному диаметру; охватывающий компонент имеет торец; при этом на стыке торца охватывающего компонента и выступа на охватываемом компоненте образована опорная пара для фиксации по уровню крутящего момента. 18. Соединение по п.1, отличающееся тем, что охватываемый компонент имеет торец; охватывающий компонент имеет внутренний выступ, отходящий от его внутреннего диаметра; при этом на стыке торца охватываемого компонента и выступа на охватывающем компоненте образована опорная пара для фиксации по уровню крутящего момента. 19. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на переходном участке между сопряженной и плавающей ступенями охватываемого и охватывающего компонентов образована опорная пара для фиксации по уровню крутящего момента. 20. Соединение по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что первые и вторые наружные и внутренние резьбы имеют в сечении прямоугольный профиль. 21. Соединение по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что первые и вторые наружные и внутренние резьбы имеют в сечении профиль типа ласточкина хвоста. 22. Соединение по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что первые и вторые наружные и внутренние резьбы имеют в сечении крючкообразный профиль. 23. Соединение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что внутренние резьбы на охватывающем компоненте и наружные резьбы на охватываемом компоненте содержат взаимно соответствующие конические резьбы. 24. Соединение по п.1, отличающееся тем, что размер указанного зазора выбран меньшим, чем половина заданного сжатия в осевом направлении по завершению сборки соединения с приложением заданного крутящего момента. 25. Способ изготовления трубного соединения, включающий приведение во вращение охватываемого компонента, имеющего на своей сопряженной ступени первую наружную клиновую резьбу, а на своей плавающей ступени вторую наружную клиновую резьбу, причем первая и вторая наружные резьбы имеют опорные стороны, закладные стороны, впадины и вершины витков совместно с охватывающим компонентом, имеющим на своей сопряженной ступени первую внутреннюю клиновую резьбу, а на своей плавающей ступени вторую внутреннюю клиновую резьбу, причем первая и вторая внутренние резьбы имеют опорные стороны, закладные стороны, впадины и вершины витков; при этом по завершению сборки в отношении первых наружной и внутренней клиновых резьб имеется по меньшей мере один за- 14013573 данный зазор между опорными сторонами и между закладными сторонами витков второй наружной клиновой резьбы и соответственно опорными сторонами и закладными сторонами витков второй внутренней клиновой резьбы, заданный в соответствии с упругой деформацией по меньшей мере одного материала трубного соединения в собранном состоянии.