132. Бурильные замки, их назначение, классификация, конструкция.

Бурильные замки состоят из замкового ниппеля и замковой муфты. На одном конце замковых де­ятелей нарезается трубная резьба для присоединения их к трубе, а на другом — крупная резьба, называемая замковой для соединения замковых деталей между собой. Форма и размеры трубной резьбы для соединения замковых деталей с бурильной трубой соответствуют резьбе соедини­тельных муфт. Замковая резьба имеет треугольный профиль с углом при вершине 60°, биссектриса угла перпендикулярна оси замка. Вершины витков резьбы срезаны, а впадины закруглены.

В зависимости от типа замка и диаметра трубы, АМ кото­рой предназначен замок, конусность замковой резьбы со­ставляет 1:4 или 1:6, а число ниток на длине 25,4 равно 5 (шаг 5,06 мм) или 4 (шаг 6,35 мм). Все нитки замковой резьбы имеют одинаковый профиль.

Для соединения труб с высаженными концами применяют замки трех типов: ЗН, ЗШ и ЗУ — соответственно с нормальным, широким и увеличенным проходным отверстием. Замки ЗН предназначены для труб исключительно с высадкой внутрь, а ЗШ и ЗУ — и с высадкой внутрь, и с высадкой на­ружу в зависимости от диаметра труб. Диаметр проточного канала в ниппеле замка ЗН в 1,5—2 раза меньше, чем в тру­бах, что создает повышенные гидравлические сопротивления по сравнению с замками ЗШ и ЗУ. В наиболее ходовых тру­бах (диаметром 114 мм и выше) это отношение составляет 1,58 — 1,72, а для замков типа ЗШ и труб диаметром 114— 140 мм оно равно 1,10—1,25.

С позиций величины гидравлических сопротивлений зна­чение имеет также диаметр внутренней высадки. Для наибо­лее часто используемых в глубоком бурении труб (диаметром 114—168 мм) между проходным диаметром ниппеля d_н вы­садки d_в, муфты d_м и трубы d_Т с высадкой внутрь выполняют­ся следующие соотношения: для замков ЗН d_н< d_в> < d_м<d_Т;

для замков ЗШ и ЗУ d_в< d_н= d_м≤ d_Т

Бурильные замки изготовляют в соответствии с ГОСТ 5286—75 следующих типоразмеров: ЗН-80, 95, 108, 113, 140, 172 и 197; ЗШ-108, 118, 133, 146, 178 и 203; ЗУ-86, 120, 146, 155 и 185. Цифры означают наружный диаметр замка в милли­метрах.

128. Влияние среды на износ бурильного инструмента.

В условиях скважины бурильная колонна находится в среде абразивных и коррозионно-активных гор­ных пород и промывочной жидкости, что обусловливает абразивный, эрозионный и коррозионный износ ее элементов.

Об абразивном изнашивании наружной поверхности бу­рильной колонны и ее элементов было уже сказано. Интенсивность абразивного изнашивания возрастает с увеличением прижимающей силы и коэффициента сопротивления движе­нию. Следовательно, при прочих равных условиях с увеличе­нием веса бурильной колонны, глубины скважины, усложне­нием профиля скважины, абразивности горных пород она будет увеличиваться. С ростом глубины бурения износ уси­ливается как из-за увеличения веса колонны, так и объема СПО. Если при бурении с забойными двигателями колонна изнашивается главным образом при СПО, то при роторном бурении при глубинах до 2500 — 3000 м трубы изнашиваются в основном в процессе механического бурения, а при боль­ших глубинах — преимущественно при СПО. Абсолютная величина износа пропорциональна второй — третьей (а ино­гда и четвертой) степени глубины бурения.

Практика бурения показывает, что наибольшему износу при СПО подвержены наружные поверхности замков, муфт и др. При трении о твердые и абразивные породы на поверх­ности труб, особенно у замков, часто образуются глубокие борозды, надрезы, риски. Аналогичные повреждения на по­верхности замков образуются от сухарей буровых ключей, которые могут являться центрами коррозии.

При недостаточной герметичности резьбовых соединений через них возможны утечки жидкости, которые могут явить­ся причиной эрозионного износа колонны. Вероятность уте­чек возрастает с увеличением перепада давления в трубах и за ними, т.е. в верхней части колонны. Однако герметичность может нарушиться и при раскрытии резьбовых соединении из-за продольного или поперечного изгиба, на участках каверн нижней сжатой части. Утечки абразивной жидкости, вначале незначительные, за короткое время могут перейти в мощную струю и привести к размыву резьбового соединения, а иногда образовать промоину в теле трубы — при наличии в нем трещины.

Эрозионный износ колонны в большей мере характерен бурению с ГЗД.

Нарушение целостности поверхности труб ускоряет и процесс их коррозионно-усталостного изнашивания, обуслов­ливаемого присутствием в промывочной жидкости атомарно­го кислорода, водорода, двуокиси углерода, сероводорода, растворенных солей и кислот, которые могут поступать в промывочную жидкость либо вместе с пластовой жидкостью, газами, шламом, либо образуются в результате химических реакций.

Водородное охрупчивание и сульфидное растрескивание в ряде случаев являются самым опасным видом коррозии. Ато­марный водород, являющийся продуктом большинства корро­зионных реакций, может длительное время сохраняться в присутствии сульфида, поступающего, например, с пластовой водой. Проникая в структуру металла, при достижении кри­тической концентрации он может вызвать внезапное хрупкое разрушение в местах концентрации напряжений, источником которых являются резьбовые соединения. Интенсивность во­дородного охрупчивания сталей повышается с ростом кон­центрации атомарного водорода, прочности сталей, величины напряжений, продолжительности их действия, температуры и т.д. Наличие окалины, мелких трещин, механических надре­зов, неоднородность химического состава и микроструктуры металла и других дефектов, концентрация напряжений также усиливают коррозию.

Все перечисленные виды износа в сочетании с ударными и вибрационными осевыми и моментными нагрузками могут постепенно привести к снижению прочности и герметично­сти, а иногда и к полному выходу из строя (поломке, промыву др.) первоначально прочных и герметичных труб