Пружно-деформований стан тонкостінного герметизуючого елемента муфтових різьбових з'єднань обсадних і насосно-компресорних труб

Abstract

Для герметизации соединений обсадных и насосно-компрессорных труб используют тонкостенную втулку. При свинчивании соединения ее конические поверхности создают радиальный натяг А с соответствующими отверстиями труб. В скважине действуют внутреннее и внешнее давление, повышенные температуры. Поэтому втулка находится в моментном осесимметричном упруго-деформированном состоянии. Радиальные перемещения w срединной поверхности связаны дифференциальным уравнением четвертого порядка: для цилиндрической части втулки - с постоянными коэффициентами, для конических - с переменными. Его решением для цилиндра есть комбинация тригонометрических и гиперболических функций. Для конуса его привадят к уравнению Бессепя, а решение — к комбинации функций Кельвина. Неизвестные интегрирования находят из системы линейных уравнений, составленных по краевым условиям. Это перемещения w краев, равные натягу Δ, симметричность краев цилиндра, непогруженный край конуса. В стыке цилиндра и конуса цельной втулки действуют совместные деформации и нагрузки. Действие давления учтено в частных решениях неоднородных дифференциальным уравнений. Для муфтового соединения труб найдены коэффициент жесткости и увеличение радиуса уплотнения под действием давления. Влияние повышенной температуры учитывают модификацией частных решений из условий стесненного температурного расширения втулки в муфтовом соединении труб.

For the hermetication of the connections of the casing and tubing pipes is used the thinwalled plug. Its conical surfaces have to form the strain A at the corresponding conical apertures of the pipes by the connections screw. In the bore-hole there have effect the outside and inside pressure, the heightened temperature on the plug. Therefore it is found at the moments axiaily- symmetrical elastic unformed status. The radial displacements w of the middle surface are associated by the differential equation of the fourth rank: for the cylindrical part of the plugs - with the constant coefficients, for the conical part - with the variable coefficients. Its decision for the cylinder is the combination of the trigonometric and hyperbolic functions. The equation for the cone is reduced to the Bessel-equation, and its decision - to the combination of the Calvin- functions. The unknown integrations coefficients are discovered out of the linear equations system composed according to the edges conditions. There are the edges displacements w equal to the strain Δ, the symmetricity of the cylinders edges, the one unloaded cones edge. In the joint of the cylinder and cone of the solid plug there have effect the combined deformations and loadings. The effect of the pressure is taken into account in the particular decisions of the unhomogeneous differential equations. For the couplings connections of the pipes are discovered the toughnisses coefficient and the enlargement of the compactings radius by the pressure. The effect of the heightened temperature is taken into account by the modification of the particular decisions according to the conditions of the compressed thermal enlargement of the plug in the couplings connections of the pipes.