Стальные бурильные трубы с приварными замками

Эти трубы изготовляются по ГОСТ Р 50278-92 на Синарском и Таганрогском трубопрокатных заводах. После изготовления трубы и обработки ее концов производится обработка сварного шва: удаление грата, термообработка, испытание прочности шва на изгиб. После выполнения всех операций производится ультразвуковая дефектоскопия труб. Эти трубы по качеству не уступают зарубежным аналогам. Бурильные замки изготовляются по ГОСТ 27834 – 88.

Конструкция труб с приварными замками приведена на рис. 4.1, а их основные размеры и наиболее важные (при расчетах) геометрические характеристики – в табл. 4.2.

Таблица 4.2 - Геометрические характеристики труб с приварными замками

Обозначение типо-размера	Наружный диаметр D, мм	Толщина стенки t, мм	Внутренний диаметр d, мм	Площадь сечения	Осевой момент инерции I * 106, м 4	Осевой момент сопротив-ления W *104, м 3
по телу	по проходному каналу
102x8	101,6	8,4	84,8	2,4595	5,6478	2,6922	0,5300
114x9	114,3	8,6	97,1	2,8558	7,4050	4,0147	0,7025
114x11	114,3	10,9	92,5	3,5408	6,7201	4,7846	0,8372
127x9	127,0	9,2	108,6	3,4047	9,2630	5,9419	0,9357
127x13	127,0	12,7	101,6	4,5604	8,1073	7,5393	1,1873
140x9	139,7	9,2	121,3	3,7718	11,5561	8,0692	1,1552
140x11	139,7	10,5	118,7	4,2619	11,0660	8,9515	1,2815

Трубы различаются формой высадки и опорного уступа под элеватор.

Выпускаются трубы следующих типов:

ПВ - трубы с внутренней высадкой;

ПН - трубы с наружной высадкой;

ПК - трубы с комбинированной высадкой.

В настоящее время основную массу составляют трубы с прямоугольным опорным уступом под элеватор на муфте (рис. 4.1,а, б). ГОСТом предусмотрены также трубы с коническим уступом (рис. 4.1, в).

Трубы изготовляются трех групп длины: I - от 5,9 до 6,3 м; II - от 8 до 8,6 м и III - от 11,9 до 12,5 м. Длина трубы определяется как расстояние между упорными торцами ниппеля и муфты.

Условное обозначение труб. В официальных документах обязательно применение следующих условных обозначений: «Труба ПК 114 х 8 -Д3 ГОСТ Р 50278-92». Это означает: труба бурильная типа ПК, условный диаметр 114 мм, толщина стенки 8,56 мм, изготовлена из стали группы прочности Д, третьей группы длины.

Для труб с левой резьбой: «Труба ЛПК114 х 8-ДЗ ГОСТ Р 50278-92».Для труб с коническим упорным уступом под элеватор перед обозначением ставится буква К: «Труба КПК 114 х 8-ДЗ ГОСТ Р 50278-92». Соответственно труба с левой резьбой и коническим упорным уступом будет иметь обозначение: «Труба ЛКПК 114 х 8-ДЗ ГОСТ Р 50278 - 92».

Правильное условное обозначение трубы гарантирует, что не возникнет путаницы при их приобретении или ремонте.

Сортамент бурильных труб по ГОСТ Р 50278-92 приведен в приложении (табл. П1). Там же приведены условное обозначение трубы, толщина стенки и фактический наружный диаметр, внутренний диаметр сварного шва, приведенная масса погонного метра в зависимости от группы длины, группа прочности стали, тип замка и резьбы.

Маркировка труб с приварными замками производится на наружной поверхности цилиндрической части высадки у ниппеля замка. Маркировка клеймением содержит: номер трубы, группу прочности, условный диаметр трубы в мм, толщину стенки в мм, товарный знак завода – изготовителя. Кроме того, светлой краской обозначаютсятип трубы, условный диаметр, условная толщина стенки в мм, группа прочности, длина трубы в см, масса трубы с ниппелем и муфтой замка в кг, исполнение упорного уступа под элеватор (А или Б), товарный знак завода – изготовителя, месяц и год изготовления.

Таким образом, маркировка краской содержит информацию также о длине и массе трубы. Приварные бурильные замки состоят из замкового ниппеля (рис. 4.2, а) и замковой муфты (рис 4.2, б). На одном конце замкового ниппеля нарезается наружная замковая резьба, замковой муфты – внутренняя замковая резьба. Соединение муфты и ниппеля к трубе осуществляется с противоположных концов сваркой трением.

Замковая резьба (рис. 4.3) характеризуется большой конусностью и крупным шагом,

имеет треугольный профиль с углом при вершине 60⁰, биссектриса угла перпендикулярна оси замка. Вершины витков резьбы срезаны, а впадины закруглены.

Конусность резьбы определяется как удвоенный тангенс угла наклона образующей конуса к оси трубы, а шаг – как расстояние по оси между двумя смежными нитками резьбы.

В зависимости от типа замка и диаметра трубы, для которой предназначен замок, конусность замковой резьбы составляет 1:4 или 1:6, а число ниток на длине 25,4 мм (один дюйм) равно 5 (шаг 5,08 мм) или 4 (шаг 6,35 мм). Все нитки замковой резьбы имеют одинаковый профиль. Большая конусность и крупный шаг дают возможность быстро и многократно свинчивать – развинчивать бурильные свечи при СПО, а длина замка обеспечивает возможность перенарезки резьбы при ремонте замка. Коническая

РИС 4.1

резьба замковая

а) б)

Рисунок 4.2 – Приварной бурильный замок:

а) замковый ниппель; б) замковая муфта

резьба имеет натяг и более надежна против самоотвинчивания, в большей мере обеспечивает взаимозаменяемость деталей и в некоторой мере компенсирует погрешности нарезки.

рис. 4.3

Натяг определяется как расстояние между торцами муфты и ниппеля после их свинчивания вручную (еще до приварки их к трубам). Последующее машинное крепление замков обеспечивает плотность резьбовых соединений, предупреждает самоотвинчивание.

С позиций величины гидравлических сопротивлений существенное значение имеет также внутренний диаметр высадки. Высадка внутрь создает в 1,5…4 раза большие гидравлические потери в трубах по сравнению с высадкой наружу. Поэтому эти трубы рекомендуется применять при роторном бурении. Трубы с высадкой наружу обеспечивают примерно равное проходное сечение и минимальные гидравлические потери в колонне, благодаря чему пригодны для бурения гидравлическими забойными двигателями. Трубы с комбинированной высадкой занимают промежуточное положение.

Сортамент приварных замков приведен в приложении (табл. П2).

Бурильные трубы изготовляют из высококачественных углеродистых (марки 45) или легированных сталей марок 38 ХНМ, 36Г2С,35Г2СВ и др. Для обозначения материала труб принят термин "группа прочности". Группа прочности стали – это условный индекс, введенный для упрощения обозначения прочностных характеристик стали. Например, в сталь группы прочности Д входит примерно 0,48% углерода, 0,17-0,37% кремния, 0,65-0,90% марганца. Строгий химический состав ГОСТом не регламентируется, однако ограничивается содержание вредных примесей - серы и фосфора (< 0,045% каждой). Всего принято 7 групп прочности: Д, К, Е, Л, М, Р, Т. Трубы групп прочности, кроме Л, изготовляют из легированных сталей, подвергают нормализации с отпуском; Л – из углеродистой стали, подвергают закалке с отпуском. Замки к ним изготовляют из сталей марок 40ХН или 45, или (если прочность материала трубы выше прочности сталей 40ХН или 45) из того же материала, что и трубы. В любом случае прочность материала замка не должна уступать прочности материала трубы.

Наиболее важные показатели механических свойств материалов труб приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3-Механические свойства материалов труб с приварными замками по ГОСТ З 50278-92

Группа проч-ности	Предел текуче-сти не менее	Предел проч-ности, , не менее	Относительное удлинение, , %, не менее	Относительное сужение, , %, не менее	Ударная вяз-кость, кДж/м 2, не менее
Д
Е
Л
М
Р
Т			11,5

Трубы с приварными замками изготовляются также из материалов по стандарту Американского нефтяного института (АНИ), механические характеристики которых приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4 - Механические свойства материалов труб по стандарту АНИ

Группа прочности стали	Предел текучести	Предел прочности, ,	Относительное удлинение, , %,
от	до
D		-		14,3
E-75				13,0
X-95				12,0
G-105				11,5
S-135				9,5

Для проверки качества труб материал подвергается испытанию на растяжение и ударную вязкость, а труба – на сплющивание. Замки для труб диаметром 114 мм и менее поставляют

обычно из стали следующей группы прочности, а для труб свыше 114мм– из стали той же группы прочности. Поверхности замков армируются твердым сплавом, резко повышающим их твердость и износостойкость. Для повышения износостойкости резьбы фосфатируют.