Połączenia osłonowe powinny spełniać kilka wymagań funkcjonalno-użytkowych, które przedstawiono w tym artykule.
Aspekty funkcjonalne
- aby zapewnić odporność na wycieki pod wpływem wewnętrznego lub zewnętrznego ciśnienia płynu
- posiadać wystarczającą sztywność konstrukcyjną, aby przenosić obciążenia przyłożone zewnętrznie
- mieć dobrą geometrię, aby nie zwiększać średnicy zewnętrznej ani nie zmniejszać znacząco średnicy wewnętrznej struny osłonowej
Aspekty operacyjne
- łatwy do wykonania w terenie
- łatwo wyłamać się w terenie
- wielokrotnego użytku
Aby spełnić te wymagania, połączenia są prawie we wszystkich przypadkach wyposażone w gwinty przyłączeniowe. Połączenia oparte na technikach spawania lub klejenia oraz złącza zatrzaskowe są dostępne dla obudowy, ale nie będą tutaj omawiane.
Od wielu lat połączenia gwintowe API, ze sprężystym pierścieniem uszczelniającym lub bez, są standardem w ciągach obudowy studni. Te znormalizowane połączenia to:
- połączenie z gwintem okrągłym API do zastosowań w osłonach;
- połączenie gwintu wzmacniającego API do zastosowania w obudowie;
- połączenie ekstremalnej linii API do zastosowań w obudowach.
Jednakże w ciągu ostatnich dziesięcioleci nastąpiło odejście od stosunkowo prostych i niedrogich płytkich odwiertów na rzecz skomplikowanych odwiertów głębokich, często korozyjnych i wysokociśnieniowych/temperaturowych. Trend ten pociągnął za sobą potrzebę stosowania połączeń o lepszych uszczelnieniach niż połączenia API i doprowadził do rozwoju tzw. połączeń Premium.
Wszystkie połączenia, które mają jedną lub więcej cech specjalnych, takich jak większa wytrzymałość, lepsze właściwości uszczelniające, szybszy montaż, mniejsza średnica zewnętrzna złącza, opływowe wewnętrznie i pozbawione wgłębień itp. w porównaniu z połączeniami API, nazywane są łącznie połączeniami Premium .
Obecnie powszechnie produkowane są następujące formy gwintów:
- Gwint okrągły typu API, gwint stożkowy z bokami przebijającymi i obciążającymi pod kątem 30 stopni oraz zaokrąglonymi wierzchołkami i nasadami.
- Gwint API typu podporowego to stożkowy gwint z bokami przeszywającymi i obciążającymi odpowiednio 10 stopni i 3 stopni oraz płaskimi grzbietami i nasadami, równoległymi do stożka gwintu.
- Gwint API Extremeline posiada gwint stożkowy z bokami przeszywającymi i obciążającymi o nachyleniu 6 stopni oraz płaskimi grzbietami i nasadami równoległymi do osi rury.
Zmodyfikowane gwinty wzmacniające stosowane w połączeniach Premium. Opracowano kilka form gwintu, które są wyposażone w jedną z następujących modyfikacji lub ich kombinacje: profil gwintu ma grzbiety i nasady gwintu równoległe do osi rury, a nie równoległe do stożka gwintu; luz na czubku gwintu sworznia, w celu zapewnienia lepszej kontroli tarcia gwintu podczas gwintowania; zmianę kąta boku przebijającego w zakresie od +10 stopnia do +45 stopnia w celu poprawy wydajności przebijania połączenia; zmianę kąta boku obciążającego w zakresie od +3 stopnia do -15 stopnia w celu zwiększenia wytrzymałości połączenia na rozciąganie; zmiana skoku gwintów (zmiana pojedynczego lub podwójnego skoku) w celu zapewnienia bardziej równomiernego rozkładu naprężeń w gwintach łączących pod obciążeniem rozciągającym lub ściskającym.
Gwint dwustopniowy ma dwie sekcje o różnej średnicy, każda wyposażona w swobodnie poruszające się, niekolidujące gwinty, proste lub stożkowe. Rysunek przedstawia konstrukcję z trzema ramionami, której zaletą jest zwiększona zdolność do przenoszenia nadmiernego momentu obrotowego. Natomiast niekolidujący gwint stwarza ryzyko niezamierzonego wycofania się z połączenia.
Gwint w kształcie klina opiera się na profilu gwintu blokującego na jaskółczy ogon. Bok załadowczy jest obrabiany z większym skokiem niż bok przebijający, aby wytworzyć gwint, który klinuje się podczas skręcania, eliminując potrzebę stosowania dodatkowego kołnierza skrętnego. Stosowane momenty dokręcenia tych połączeń są zwykle wyższe niż w przypadku połączeń ze zmodyfikowanymi profilami gwintów wzmacniających i kołnierzem.
