Материал: Трубы нефтяного сортамента

Таблица 5.4

~силия Qп, Qbf, Q ~ (В кН) дЛЯ УБТ (предел текучести {),т=450 МПа)

Таблица 5.5

'Рекомендуемые моменты затяжки УБТ (кН·м)

Размер УБТ. мм

.k

Для свинчивания бурильных замков необходимо применять над-

лежащую смазку, так как она в значительной степени влияет на

износостойкость и герметичность резьбовых соединений. Смазки для бурильных замков должны воспринимать большие удельные

давления и высокую температуру на поверхности резьбы при свин­

чивании замков (особенно в начале свинчивания), уплотнять за­ зоры в резьбе, легко наноситься на резьбу, сохраняться на поверх­

ностях резьбы длительное время. Использование для этих целей

солидола, машинного масла, мазута воспрещается. Указанным -требованиям отвечают смазки, содержащие металлические компо­

ненты (свинец, цинк, алюминий и др.).

Новые (неприработанные) резьбовые соединения рекомендует­

ся тщательно смазывать смазкой, содержащей до 60% металличе­

ских наполнителей (цинка, свинца, сернистого молибдена) и свин-

110

чивать с ограниченной скоростью, что позволяет исключить заед__

ВНИИГазом и заводом им. Шаумяна разработаны смазки Р-113

и Р-416 (ТУ 38-101-708-78), выпускаемые заводом им. Шаумяна.

Уплотнительная смазка Р-113 предназначена для резьбовых соединенид деталей бурильной колонны (бурильных замков, утя­ желенных бурильных труб, переводников забойных двигателей и

др.), подвер,ающихся частому разъединению и используемых IIpI<J

бурении с температурами до 200 ос и при высоких удельных давле­

ниях на поверхности резьбы.

Приблизительное соотношение Macco~ыx долей компонентов смазок (%):

По сравнению с применявшимися для этой цели смесями соли­

дола или машинного масла с графитовым порошком или смазкой

УСсА (ГОСТ 3333-80) смазка Р-113 обладает высокими противо­

задирными, антифрикционными и противоизносными свойствами.

повышенной уплотнительной способностью, а также морозо- и тем­

пературостоЙкостью.

Для соединений утяжеленных бурильных труб, замков буриль­

ных труб при более низких температурах (до 1000 С) рекомендует­

ся применять смазку Р-416, отличающуюся от Р-113 составом жи­

ровой основы.

ГЛАВА 6

АВАРИИ С БУРИЛЬНОй КОЛОННОй И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ

Анализ аварий с трубами показывае~ что аварии в основном

происходят в результате разрушений труб, связанных с воздейст­ вием переменных нагрузок: переменных изгибающих напряжений. крутильных ударов, продольных, поперечных колебаний и др.

Крутильный удар наблюдается при работе долотом режущего типа, при быстром увеличении нагрузки, при переходе долота из мягкой породы в крепкую и при некоторых других условиях.

Переменный изгиб связан с вращением бурильной колонны. Ко­ лебания в значительной степени зависят от уравновешенности эле­ ментов бурильной колонны, однородности рззбуриваемой породы>

Аварии происходят также в результате размыва и значитель­

ного износа резьбовых соединений.

Слом труб по утолщенному месту

Поломка бурильных труб происходит обычно по первому витку резьбы, находящемуся в сопряжении с бурильным замком, в на­

правлении, перпендикулярном к оси трубы, и носит усталостный

характер.

177

Переменные нагрузки вызывают развитие усталостных трещин

с пос.lедующим разрушением трубы. Условиями, способствующими

возникновению и развитию трещин усталости, являются различные

дефекты материала (расслоения, структурная неоднородность),

резкие переходы на теле трубы (нарезка, запилы, риски и др.).

Целостность утолщенного конца трубы нарушается также в других сечениях, расположенных на различных участках резьбы.

ПОЛО:vIка в утолщенном месте в основном объясняется влиянием

нарезки, являющейся местом концентрации напряжений. Разруше­

ние труб по высаженному концу составляет около половины всех

.аварий с трубами.

В резьбовом соединении ведущей трубы с переводником наибо­ лее часто по,р,вергается поломке конец трубы по первому витку. Переменныенагрузки в сочетании с концентрацией напряжения во впадинах резьбы обусловливают усталостный характер сломов. Разрушению способствуют также неравномерный характер распре­ деления нагрузки по резьбе, отклонения элементов резьбы.

Для предотвращения подобных поломок необходимо повысить усталостную характеристику труб и улучшить условия их эксплуа­ тации. К мероприятиям этого рода относятся следующие:

1) применение бурильных труб с приваренными соединитель­

ными концами (ТБПВ); 2) использование соединений труб с бурильным замком, умень­

шающих переменные нагрузки, действующие на резьбу, например

труб с блокирующими (стабилизирующими) поясками - ТБНК, ТБВК;

3) приварка бурильных замков к трубам стандартной конст­

рукции;

4) использование для труб материалов с высокими показателя­

ми предела выносливости;

5) уменьшение искривления ствола скважины, gорьба с кавер­ lНообразованием, что ограничивает переменные напряжения;

6)обеспечение прямолинейности ведущей трубы;

7)применение рациональных диаметров и длин утяжеленных

бурильных труб;

8)обеспечение соосности вышки, ротора и устья скважины.

Слом труб по телу

На практике наблюдается несколько видов разрушения труб по телу: попе~ечный IjЗЛОМ, спиральный излом, разрушение в про­

дольном направлении.

Поперечный излом тела трубы обычно имеет усталостный ха­ рактер и вызывается концентрацией напряжения в местах повреж­ дений, перпендикулярных к оси трубы. К ним относятся: нанесен­ ное на трубу клеймо, поперечные риски, возникающие при работе OL клиньями, дефекты проката и др.

Поперечный излом наблюдается также у стыкосварных труб в зоне сварки и в зоне термического влияния сварки. Реже наблю-

178

дается сло~ из-за статических нагрузок, связанный с деф~ктом или со знаЧllте.1ЬНЫМ IlЗНОСОМ (в основном эксцентричным) труб.

Спиральный излом представляет собой разрушение трубы по

винтовой .1ИНШI. НапраВ"lенпе спирали совпадает с направ.1еЮlем

вращения. СппраJ1ЬНЫЙ ИЗ.10М начинается всегда с поперечной тре­ щины и имеет уста.10СТНЫЙ характер.

Разрушения труб в ПРОДо.1ЬНОl\1 направлении, как прави.l0, свя­ заны с д'ефекта:\1И проката (плены и др.) или со значитеJIЬНЫМИ

внутреННИ:ШI напряжениями, вызванными нарушениями технологи­

ческого режима проката и термообработки.

Размыв труб по телу

Размыв труб ПРОИСХОДIIТ в результате действия промывочной

жпдкости. РаЗ).IЫВ труб с внутренней поверхности вызывается де­

фектами на трубе. К НИ'\1 относятся расслоения мета:1ла, плены,

знаЧJIте.1ьпые не:Vlета.1лическпе включения, усталостные трещины

h др.

Наблюдается также раЗ;VJЫВ труб с приваре\нными соединитель­

ными концами вблизи сварного шва, что связано с наличием значи­ тельного внутреннего грата, оставшегося после сварки, или с обра­

зсваниe:vl трещины в зоне сварки.

С.'10М замкового соединения

РазрушеНIIе замковой резьбы бурильных замков и УБТ наблю­

дается в виде выкрашивания отде.1ЬНЫХ витков и поломки конуса

НJ!Ппе.1Я п:ш :\fУфты (рис. 6.1). Наиболее чаr.то витки выкрашива­

ются на участках, расположенных

у большего или меньшего конуса. Исс.1едование показа.10, что раз-

рушение реЗ!Jбы носит уста.l0СТНЫЙ

харакер, связанный с воздействи­

е'\! переменных нагрузок (изгиба­

ющего ;vюмента и др.), распреде­

ляющихся неравно:-.!ерно как по

длине резьбы, так и по окружно­

сти.

Реже наблюдается отлом ко­

нуса ниппеля. Ширина ОТЛО).Iан­

ных колец конуса ниппеля изме­

няется от одного последнего вит­ ка и доходит до отлома всего ко­

нуса.

Разрушению резьбового сое­ динения способствуют ОТК.'10нения элементов резьбы, в особенности

конусности, что приводит К y).IeHb- шению участка сопряжения и,

179

На разрушение резьбы также значительно влияет степень ее :износа. При изготовлении замковой резьбы с большим отрицатель­ 'ным натягом увеличиваются зазоры в резьбе и при недостаточном

моменте затяжки создается возможность относительного движения

>оСоприкасающихся сторон профиля при знакопеременном изгибе,

'что приводит к износу резьбы и способствует ее разрушению.

При изготовлении резьбы с положительным натягом, при кото­ ром резьба соприкасается по двум сторонам профиля, с одновре­

менным доведением уступа ниппеля и торца муфты до соприкос­

новения в процессе принудительного крепления уменьшаются уста­

лостные напряжения в резьбе.

Частые причины усталостных поломок - недостаточное крепле-

1ше замковых резьб.

~Размыв резьбового соединения труб

Размыв резьбы происходит как в замковом соединении (рис.

'6.2), так и в соединении трубы с замком (рис. 6.3) .в результате

,выхода промывочной жидкости через зазоры в резьбовом соеди­

нении. Значительный размыв может привести к c13bIBY резьбы с

последующей аварией.

Размыв резьбы наблюдается как по образующей конуса, так и

по винтовой линии. Размыв' по образующей происходит в резуль­

тате волнообразного движения жидкости по виткам в направлении

Причины образования зазора'н резьбе могут быть технологи­

ческого и эксплуатационного характера:

1) несоответствие между средними диаметрами резьбы ниппе­ ля и муфты на участке вдоль образующей конуса резьбы, что свя­ зано с технологией нарезания резьбы фрезерованием;

2)значительные отклонения элементов резьбы;

3)перекосы упорного торца муфты и упорного уступа ниппеля

замка;

4) свинчивание замка и трубы с цеочищенной резьбой, с повреж­

.;ценным упорным торцом муфты и уступом ниппеля;

5)применение некачественной смазки;

6)недостаточная величина крутящего момента свинчивания \Соединений (раскрытие стыка). '

Эти причины создают благоприятные условия для движения

жидкости в соединении.

Меры предотвращения размывов резьбового соединения­

улучшение технологии р.езьбонарезания, переход на многопроход­ ный способ нарезания, применение соответствующей смазки, горя­ чее крепление бурильных замков на трубы и свинчивание резьб

бурильных замков с крутящим .моментом необходимой величины.

Износ резьбы

В результате значительного износа резьбы происходит срыв

резьбы в соединении трубы с бурильным замком и в замковом со-

180