Утяжеленные бурильные трубы — горячекатаные
Утяжеленные бурильные трубы (горячекатаные) диаметрами 146, 178, 203, 219 и 245 мм поставляются по ТУ 14-3-385-79, а трубы (заготовки для УБТ) диаметрами 73, 89, 108мм—ТУ 14-3-839— 79.
Утяжеленные бурильные трубы изготовляются гладкими по всей длине: 146X74X8000, 178X90X12000, 203X100X12000, 219ХП2Х8000 и 245X135X7000 мм. Допускается поставка труб диаметром 146 мм, длиной 6000 мм и диаметром 203 мм, длиной 8000—9000 мм до 30% объема заказа, а диаметром 178 мм, длиной 8000 мм — до 10%.
Допуск по толщине стенки для труб диаметром 146, 178, 203 мм — минус 12,5%. Внутренний диаметр (канал трубы) контролируется шаблоном наружным диаметром, равным dKАH — 10 мм. Разностенность труб диаметром 219, 245 мм в одном сечении не должна превышать 10 мм.
На поверхности труб не должно быть дефектов в виде плен, трещин, закатов, расслоений. Допускаются дефекты, обусловленные условиями производства, глубина залегания которых не должна превышать 12,5% толщины стенки. На концах труб на длине 300 мм дефекты не допускаются. Разрешается запиловка дефектных мест.
Утяжеленные бурильные трубы изготовляются из групп прочности Д и К
Утяжеленные бурильные трубы (горячекатаные) рекомендуется применять при бурении скважин средних глубин в несложных геологических условиях.
Утяжеленные бурильные трубы с замками УБТСЗ
В некоторых случаях при бурении скважин, с целью повышения износостойкости резьбы и прочности резьбового соединения, облегчения процесса ремонта, применяют утяжеленные бурильные трубы с замками с коническими стабилизирующими поясками (рис. 73).
Замок УБТСЗ изготовляется высокопрочным с механическими свойствами по ГОСТ 5286—75 из стали марок 40ХН, 40ХН2МА.
Изношенный замок может быть легко заменен непосредственно на буровой с использованием установки, размещенной на автомашине (трубы с замком собирают горячим способом).
Рис. 74. Утяжеленные бурильные трубы с замками УБТСЗ
ВНИИБТ разработаны конструкции УБТСЗ диаметрами 146, 178, 203 и 229 мм. Для соединения трубы с замком применена трапецеидальная резьба ТТ бурильных труб ВК, НК (типы 3, 4 по ГОСТ 631—75): ТТ112х5,08х Х1:32, ТТ132Х5,08Х1:32, ТТ140Х Х5,08Х1:32 и ТТ160Х5,08Х1:32.
Отношение большего диаметра посадки к длине стабилизирующего пояска принято 1,1 — 1,5, а диаметра охватывающей детали (замка) к охватываемой (трубе — 1,2).
С целью повышения износостойкости и прочности резьбовых соединений и экономии легированных сталей применяют утяжеленные бурильные трубы с приваренными высокопрочными концами.
Рис. 75. Размеры утяжеленных бурильных труб УБТСЗ:
а — замок; б — труба
Приварка может быть осуществлена методами дуговой (под слоем: флюса) или контактной электросварки. Резьбовые концы длиной; 400 — 1500 мм изготовляют из легированной стали с механическими, свойствами по ГОСТ 5286 —75. После приварки шов подвергается термообработке.
Для повышения износостойкости и прочности рекомендуется в УБТ применять резьбу IV профиля по ГОСТ 5286 — 75, т. е. 3 - 102 вместо 3 -101 и 3-122 вместо 3-121. Использование такого профиля повышает износостойкость и прочность резьбовых соединений: примерно на 20—30%.
Для повышения динамической прочности и износостойкости при бурении в особо тяжелых условиях рекомендуется применение профилей резьб МК и СК-90 с увеличенным шагом (7 и 8 мм).
Износостойкость резьбы МК с крупным шагом (8мм) повышается на 60 — 65%, а предел выносливости — на 25%.
Резьбы СК-90 с углом профиля 90° рекомендуется применят в нижней части бурильной колонны при роторном способе бурения и больших затратах энергии на вращение колонны бурильных труб.
В рационально сконструированном резьбовом соединении УБТ отношение моментов сопротивления опасного сечения резьбы муфты к моменту сопротивления опасного сечения резьбы ниппеля, по экспериментальным данным, должно быть WM/WH=2,l, где WM — осевой момент сопротивления опасного сечения муфты на расстоянии 10 мм от меньшего торца ниппеля; WH — осевой момент сопротивления опасного сечения ниппеля на расстоянии 24 мм от упорного уступа.
Учитывая износ по наружному диаметру муфты, это отношение увеличивают на 20—30%. Во всех случаях, когда меньше 2,1, разрушение будет происходить по муфте резьбового соединения.
ТРУБЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ НАЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Для транспортировки жидкостей и газов на НГДП применяются стальные трубопроводы различных диаметров (нефтепроводы, газопроводы, водопроводы, паропроводы и т. п.).
Трубопроводы малых диаметров (до 30 мм) применяются в основном для подачи газа к бытовым топкам, воды к отдельным производственным участкам и т. п. Трубопроводы диаметром 30 — 75 мм применяются для подачи сжатого воздуха или газа к компрессорным скважинам и для транспортирования нефти из малодебитных скважин до сборников нефти. Наиболее распространены трубопроводы диаметром от 50 до 300 мм. Трубопроводы диаметром от 300 до 1420 мм предназначены для внешней транспортировки больших количеств нефти или газа на значительные расстояния.
В зависимости от давления трубопроводы бывают низкого, среднего и высокого давлений (в международных единицах СИ—до 03 - 1,6; свыше 1,6 МПа).
Трубы, предназначенные для строительства трубопроводов изготовляют из низкоуглеродистой, хорошо свариваемой стали.
По способу изготовления трубы бывают сварные и цельнотянутые (бесшовные).
Для перекачки нефти и газа в местах их добычи при диаметре труб выше 75 мм применяются главным образом цельнотянутые трубы. Они имеют высокую прочность благодаря хорошей термической обработке и использованию лучших сортов низкоуглеродистой стали и могут выдерживать значительные давления. Такие трубы — безрезьбовые и соединяются между собой сваркой
Трубы общего назначения изготовляют многие заводы Существует несколько государственных стандартов и особых технических условий на их изготовление. Следует отметить, что все трубы изготовляются длиной от 5 до 19 м.
При проектировании трубопроводов, оформлении заявок на трубы, их транспортировании и т. д. необходимо определить массу труб.
Запорная и регулирующая арматуры трубопроводов
В зависимости от назначения арматура подразделяется на следующие группы.
1. Запорная арматура—задвижки, вентили, краны.
2. Запорная невозвратная арматура — обратные клапаны.
3. Регулирующая арматура — регуляторы давления, уровня, расхода и температуры.
4. Предохранительная арматура — предохранительные клапаны.
5. Разная арматура—водоотделители, дрипы, конденсационные горшки и т. п.
По конструкции концов присоединения арматура делится на фланцевую, резьбовую, раструбную, сварную. По прочности арматура подразделяется в зависимости от рабочего давления в трубопроводе. По размеру проходного отверстия арматура различается в зависимости от внутреннего диаметра; этот размер называется условным проходом.
Задвижки разделяются:
1) по прочности — на стальные, рассчитанные на работу под высоким давлением, и чугунные, рассчитанные на работу под низким давлением;
2) по конструкции — на параллельные, имеющие параллельные плоскости затвора (плашки), и клиновые, имеющие в качестве затвора клиновидные поверхности, состоящие из двух половинок или одного сплошного клина;
3) по положению шпинделя при открытии и закрытии задвижки — на задвижки с выдвижным и неподвижным шпинделями.
Краны представляют собой запорное устройство, проходное отверстие которого открывается и закрывается при повороте пробки вокруг оси.
СОРТАМЕНТ ОБСАДНЫХ ТРУБ
Трубы обсадные и муфты к ним
Трубы обсадные и муфты к ним изготовляются по ГОСТ 632— 80, Стандарт предусматривает изготовление труб по точности и качеству двух исполнений (А и Б).
Рис. 76. Обсадные трубы с короткой, удлиненной и трапецеидальной резьбой и муфты к ним
Рис. 77. Обсадные трубы с высокогерметичными соединениями ОТТГ
Расчетная часть
Сделать проверочный расчет НКТ в фонтанной скважине на разрыв в опасном сечении, на страгивающую нагрузку в резьбовом соединении и на внутреннее давление для следующих исходных данных:
скважина вертикальная, НКТ спущены до забоя, колонна НКТ - одноступенчатая, коэффициент запаса по отношению к пределу текучести НКТ – 1,5, угол между гранью нарезки резьбы и осью НКТ – 60 град, угол трения металла по металлу – 18 град, коэффициент запаса прочности по внутреннему давлению – 2,0 , колонна НКТ по ГОСТ 633-80. Тип НКТ: В73×7,0 , группа прочности – К, глубина спуска НКТ – 2150 м, давление на башмаке – 10 МПа, давление на устье – 3,5 МПа.
растягивающие нагрузки, вызывающие напряжение в опасном сечении, равные пределу текучести металла, определяются:
G = (π/4)×(d12 – d22)*σтек, где:
d1 – диаметр трубы по впадине нарезки в корне первого витка;
d2 – внутренний диаметр трубы;
σтек – предел текучести материала марки труб, σтек (труб марки К) = 500 МПа.
G = (3,14/4)×(7,012 – 6,22)×10-4 ×500×106 = 419978,9 Н.
максимальная глубина спуска определяется по формуле:
lmax = G / (Kз*q) , где:
Кз – коэффициент запаса по отношению к пределу текучести НКТ (Кз = 1,5).
q – вес 1 м труб с муфтами (q = 94,6 Н/м).
lmax = 419978.9 / (1.5*94.6) = 2960.
Проверочный расчет принятой колонны НКТ на страгивающую нагрузку, по формуле Яковлева:
Рстр = (πD δ σтек) / (1 + (D/2l)*ctg (α + φ)) , где:
D – средний диаметр трубы в основной плоскости резьбы.
δ – толщина стенки трубы по впадине первого полного виткарезьбы.
l – полезная длина нарезки.
α – угол между гранью нарезки и соью трубы (α = 600).
φ – угол трения металла по металлу.
Рстр = (3,14*7,0277*10-2*0,415*10-2*500*106) / (1 + (7,0277*10-2 / 2*4,03*
10-2)*ctg(60+18) = 387500 Н.
Максимальная глубина спуска одноступенчатой колонны НКТ d = 73 мм, с учетом страгивающей нагрузки:
lmax = Рстр /(Кз*q) = 387500 / (1.5*94.6) = 2731 м.
Допустимое внутренне давление определяется по формуле Барлоу:
Рдоп = (2* δ*σтек) / (dн*а) , где:
δ – толщина стенки трубы (δ НКТ 73 мм = 5,5 мм); а = 2.
Рдоп = (2*0,0055*500*106) / (0,073*2) = 37,671 МПа.
Для технических условий (ρв = 1000 кг/м3) при расчитанной предельной глубине спуска НКТ будут испытывать следующее предельное давление:
Рвнмах = ρв*g* lmax + Ру = 1000*9,81*2731+3,5*106 = 30,29 МПа
При глубине спуска 2150 м : Рвн = 1000*9,81*2150 +3,5*106 = 24,59 МПа.
Вывод: Рвн < Рвнмах, следовательно трубы марки «К»
Задание: Ознакомившись с данным теоретическим материалом, выполните письменно задание, указанное в приложении 6.
|
