Материал: Трубы нефтяного сортамента

Испытательные давления для бурильных труб и колонн уста­

наВ.1JТваются руковод.ством бурового преДПРИЯТIIЯ исходя IIЗ усло­ вий рэботы БУРП.1ЬНОЙ КО.l0ННЫ. Если исключить случаи осложне­ HlIiI, Сl351занных с выбр{)сами, уходом глинистого раствора II др., то целостность и геР:VlеТIIЧНОСТЬ бурильной колонны могут быть на­

рушеI-JЫ в результате возникновения разности гидростаТlIчеСКIIХ

давле:-IИЙ ВНУТрИ колонны и в затрубном пространстве. Разность давлений возникает при прокачивании через колонну ГЛИНI~ТОГО

раствора в процессе бурения. Наибольшая ее величина определя­

ется дzвлением на выкиде, которое развивают применяющиеся бу­

ровые насосы. Обычно эти давления не превышают 30 МПа.

Испытуемые трубы выдерживают под давлением в течение 15- зо с. Ест! не обнаруживается течи или потения, трубы признаются

годными.

Для испытания свечей имеется несколько схем. На рис. 5.1 при­ ведена схема гидроиспытаний бурильных свечей, разработанная ПО «Саратовнефтегаз».

Арматура для опрессовки бурильных труб на буровой состоит

из трех основных узлов: пьедестальной муфты 1, сменной соедини­ те.ТIЬНОИ головки 11 и опрессовочной ГОЛОВКII 11[.

ПьедестальнуlO .муфту изготавливают из муфты замка ЗШ-178. В средней части муфты вваривается патрубок 3 для присоединения

нагнетате.1ЬНОЙ линии цементировочного агрегата. Замковой резь­

бой муфта обращена вверх, а в нижней части привариваются за­ глушка 2 и П.lита 1 с отверстиями для креплеНIIЯ муфты к. полу

В заЗI!СИМОСТИ от размера испытуемых труб в пьедестальную

муфту ввпнчивается сменная соединительная головка JJ соответст­

вующего размера.

Соединительная головка состоит из переводника 4, в который

ввинчена 11 прпварена направляющая труба 5. На направляющую трубу свободно насажена закрепительная муфта 6, которая навин­

чивается на ниппель испытуемой бурильной свечи. Резиновая про­

кладка 7 служит для герметизации свечи снизу. Сверху труба гер­ меТIIзируется при помощи опрессовочной головки JJJ, которая ввин­

чивается в муфту испытуемой свечи.

Опрессовочная головка (рис. 5.2) состоит из корпуса 6 с укоро­

ченной замковой резьбой. В нижней части корпуса вмонтировано сеД,10 клапана 1 с клапаном тарельчатого типа 2 для спуска возду­

ха, вытесняемого по мере заполнения свечи технической водой.

Снаружи на корпус устанавливается стопорное устройство 3, рабо­

таЮЩ'С2 по Принципу обгонной муфты. Стопорное устройство состо­ ит ИЗ обоймы с шарнирными рычагами, трех роликов 4, находящих­ ся в J\.lJ!НОВИДНЫХ пазах обоймы, и шести ПРУЖIlН с толкателями.

В корпус 6 вставляется шток 7 с пружиной 5. Пружина штока под­

жимается гайкой. В верхней части корпуса навинчена и зафиксиро­ вана головка-КО.1пак 8. На верхнем конце штока 7 имеется стакан

9, который вместе с корпусом вращается на пальце 10 при отвин­

чивании бури.1ЬНОЙ свечи.

Рис. 5.1. Схема гидроиспытаний бурильных свечей

r

Рис. 5.2. Опрессовочная головка

Опрессовочная головка подвешивается на боковых рогах подъ­

е'много крана при помощи подвески 11 и двух скоб 12. Подвеска шарнирно соединена с пальцем 10.

Процесс испытаний. Испытание бурильных труб в буровой сов­

мещается с подъемом бурильного инструмента из скважины. Оп­

рессовка производится цементировочным агрегатом.

Кронблок с подвешенной и отрегулированной на боковых рогах

172

опрессовочной головкой и с элеватором на штропахподается вниз;.·

Элеватор надевается на поднимаемую из скважины трубу, и опрес­ совочная головка вручную ввинчивается в муфту трубы. Перед., ввинчиванием головки рычаги обоймы поднимаются в вертикаль­ ное положение. После навинчивания головки рычаги сразу же ус-· танавливаются.в горизонтальное положение. Затем бурильные тру­ бы поднимают на длину одной свечи и свечу отвинчивают обычным способом. При отвинчивании свечи корпус опрессовочной ГОЛОВКR вращается вместе со свечой, при этом стопорное устройство не пре­

пятствует вращению головки, так как ролики отходят в ШИрОКУI()

часть клиновидных пазов.

Отвинченную бурильную свечу торцом ниппеля устанавливают на резиновую прокладку упорного торца направляющей трубы оп­

рессовочной головки (см. рис. 5.1). Закрепительная муфта навин­

чивается на ниппель свечи. По установленному сигналу включает­

ся аргегат, вода заполняет свечу и вытесняет воздух через откры­

тый клапан головки. Когда уровень воды дойдет до клапана, Olfi

под давлением воды закрывается и удерживается в закрытом по-­

ложении в течение всего времени испытания свечи, т. е. 15-30 с..

В герметичности испытуемой свечи убеждаются по постоянству

давления в системе. В случае негерметичности свечи стравливают'

давление до НУШf и визуальным осмотром -определяют MeCTn-

утечки.

По окончании испытания открывают кран на агрегате и слива­ ют отработанную воду. За время опорожнения свечи рабочий от­ винчивает закрепительную муфту. После этого свеча приподнима­

ется и ниппелем устанавливается на шайбу предохранительнога

вкладыша, предварительно вставленного в муфту очередной тру­

бы, сидящей на роторе в клиньях. Далее бурильную свечу, уста­

новленную в предохранительный вкладыш, вращают ключом АКБ по часовой стрелке. Испытание свечой в буровой производится С

разрешения Госгортехнадзора.

Крепление труб в буровых

Надежность бурильной колонны в значительной степени опреде­

ляется прочностью и герметичностью резьбовых соединений. Со­

блюдение этих условий в буровых в основном зависит от момента затяжки замкового соединения и применения надлежащей смазки~

Момент затяжки замкового соединения бурильных труб следует рассчитывать из условия нераскрытия стыка соединения (упорного

торца муфты и уступа ниппеля замка) от осевых растягивающих нагрузок в верхней части колонны и изгибающего момента в ниж­ ней.

Момент затяжки определяют по формуле

(5.1)

17~

муфтьf и уступа ниппеля, м; УС - угол подъема резьбы; (f - угол

трения, принимаемый равным 7>; МО - момент, необходимый д.'IЯ

свинчивания замка на величину натяга резьбы, кН· м.

Наибольшее усилие затяжки для бурильного замка труб, рас­ положенного у устья скважины, рассчитывается (в кН) из условия

нераскрытия стыка от осевых раСТЯГIIваЮЩIlХ' нагрузок из выра­

жения [14]

Е! - П.l0щадь сечения ниппе.1Я по первому ПО.1НОМУ витку, находя­

где Ь - толщина стенки ниппеля по впадине первого витка, нахо­ дящегося в сопряжении, мм; средний диаметр сечения в пло­ скост]! замера толщины стенки, мм; ит - преде,l текучести, l\lПа; 1- ;цпна сопряжения резьбы, мм; f3 - угол между опорной поверх­ ностью резьбы и осью соединения; т) = Ь/ (Ь+с) (с - толщина стеюш за плоскостью первого витка, находящегося в сопряжении).

В табл. 5.3 приводятся рекомендуемые усилия затяжки Qз, мо-,

менты затюкки замкового соединения бурильных труб М и допус­ каемая масса колонны Q.

Прпведенные в табл. 5.3 моменты затяжки создают в замке на­

пряжение в пределах (О,3-0,4):ит,

1\10\1енты эти не только исключают раскрытие стыка и обеспе­

чивают герметичность, но и повышают уста,10СТНУЮ прочность со­

единения. Мосленты затяжки по табл.5.3 могут быть уве.1Ичены на

=15%.

Mo~:eHT затяж:ки для соединений УБТ, работающих при перемен­

ном изгибе, определится, с одной стороны, из условия нераскрытия стыка под влиянием изгибающего момента, а с другой - из усло­ вия обеспеченин наибольшей усталостной прочности.

174

лонны, м; р - давление раствора, МПа.

для обеспечения наибольшей усталостной прочности усилие за­

тяжки УБТ, по экспериментальным данным ВНИИБТ, ДО,lЖНО

быть

Qз = (0,3 - 0,4) ат •

В табл. 5.4 приводятся значения Qз, соответствующие преде"lУ

текучести для опасного сечения ниппеля QH и для двух сечений

муфты УБТ (в плоскости первого полного витка, находящегося в

сопряжении, QM и по расточке муфты Q~I ) Р6].

Как видно из табл. 5.4, для труб диаметрами 108, 114, 133, 146, 219, 229, 245 мм слабое звено при затяжке - ниппель, для труб

диамеТрЮilИ 121, 159, 178, 203, 254 мм - муфта. Поэтому опти­

мальное усилие затяжки для первой группы должно определять.ся

ИСХОДЯ -из прочности ниппеля, а для второй группы - из прочности

муфты, т. е. по минимальному значению QmiП.

В табл. 5.5 приведены рекомендуемые моменты затяжки, полу­

ченные из условия, что усилие затяжки Qз= (0,3-0,4) QmiП. Мень­

шее значение принято для труб б6льших диаметров. Для УГ.1ерn­

дистой стали с ат = 450 МПа усилие затяжки принято равным

(0,35-0,45) QmiП.

Момент затяжки допускается увеличить на 20 %. Момент за­

тяжки контролируется моментомером.

·175