книги из ГПНТБ / Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей

3)соединение с коническим стабилизирующим пояском, резь­ бой ТТ и диаметральным натягом 0,25 мм;

4)соединение с коническим стабилизирующим пояском, резь­

бой ТТ и диаметральным натягом от 0 до 0,05 мм.

Результаты усталостных испытаний представлены на рис. 38. Наибольший предел выносливости получен при испытании со­ единений с коническим стабилизирующим пояском, который выше

б, кгс/мм2

Рис. 38. Сравнительные испытания на усталость образцов резьбовых соединений диаметром 73 мм.

1 — ОТБС-73 соединение с треугольной резьбой шагом 2,54 мм по ГОСТ 533—63:

единение с коническим стабилизирующим пояском, резьбой ТТ и диаметраль­ ным натягом 0,25 мм.

стандартного соединения с треугольной резьбой на 62%. Предел выносливости соединений с цилиндрическим стабилизирующим по­ яском выше стандартного на 51%, т. е. ниже, чем у соединения, с коническим стабилизирующим пояском на 11%. Уменьшение на­ тяга в соединении с коническим’ стабилизирующим пояском с 0,25 мм до 0—0,05 мм уменьшает предел выносливости на 23%. Следовательно, наиболее прочная конструкция резьбового соеди­ нения, применяемая в трубах ТБВК и ТБНК, — с коническим ста­ билизирующим пояском.

Рис. 39 иллюстрирует характер разрушения соединений бу­ рильных труб со стабилизирующими поясками с наружу высажен­

92

водил натурные испытания резьбовых соединений бурильных труб диаметром 114 мм с толщиной стенки 8,56 мм из стали группы прочности Д с навинченными замками, с приваренными по телу и по высадке концами, а также со стабилизирующими поясками.

6, кгс/ммг

В табл. 17 приведены пределы выносливости соединений раз­ личных типов. Из таблицы видно, что по сравнению с соединения­ ми со стабилизирующими поясками предел выносливости соедине­ ний с приваренными соединительными концами по высадке выше на 15%. Однако У. Бахман, проводя сравнительные усталостные испытания соединений со стабилизирующими поясками, при­ менял толстостенные трубы, чтобы вызвать разрушение соедине­ ния. Полученные им результаты примерно соответствуют нашим

94

данным (рис. 38). Авторами получено увеличение предела вынос­ ливости соединения со стабилизирующим пояском по сравнению с стандартными на 62% (группа прочности К), У. Бахман полу­ чил увеличение на 53% (группа прочности Д ).

Бурильные трубы со стабилизирующими поясками с внутрь (ТБВК ) и наружу (ТБНК) высаженными концами

Во ВНИИБТ разработаны новые конструкции бурильных труб ТБВК и ТБНК всех размеров с резьбовыми соединениями со ста­ билизирующими поясками. В связи с положительными результа­ тами стендовых и промысловых испытаний они приняты к серий­ ному производству и широко используются в нефтегазодобываю­ щей промышленности при бурении глубоких и сверхглубоких сква­ жин в особо тяжелых, осложненных условиях бурения.

Размеры резьбовых соединений труб ТБВК, ТБНК и замков к ним ЗШК и ЗУК приведены на рис. 41, в табл. 18 и 19.

В некоторых типоразмерах замков применена резьба специ­

Размеры элементов замковой резьбы, в том числе резьбы спе­ циального профиля, приведены в табл. 20.

Практика эксплуатации обычных стандартных резьб показы­ вает быстрый износ резьбы по профилю, особенно в случае попа­ дания абразивных частиц при свинчивании резьбового соединения. В процессе многократного свинчивания вершины резьбы за­ остряются, нормальное сопряжение витков нарушается, в соедине­ нии появляется большой отрицательный натяг. Износ профиля резьбы еще больше увеличивается в случае механических повреж­ дений вершин. В этом случае появляются задиры и заедания на поверхности резьбы.

Износ профиля специальной замковой резьбы уменьшается в результате большей ширины среза вершин. Такой профиль менее склонен к механическим повреждениям. В зарубежной практике

широкими вершинами проверяли в промысловых условиях при бу­ рении скважин в объединении Куйбышевнефть (в 1961 г.) утяже­

широких лабораторных исследований во ВНИИБТ создали спе­ циальную стендовую установку многократного свинчивания зам­ ковых резьбовых соединений. В качестве основного узла в этой стендовой установке использован автоматический гидравлический ключ АГК1, приближающийся по своей характеристике к извест­ ным автоматическим ключам АКБ-3, применяемым в бурении.

95

Рис. 41. Резьбовое соединение

а — ТБВК, ТБНК; б — замков бурильных труб.

98

вершин профиля и увеличение шага оказывают существенное влияние на повышение износостойкости замковой резьбы в про­

цессе интенсивного многократного свинчивания. На износ резьбы оказывает существенное влияние качество смазки. Замена обыч­ ной графитовой смазки на смазку типа Р-416 с металлическими наполнителями повышает износостойкость примерно па 40%.

4 99

Утяжеленные и ведущие бурильные трубы

В большинстве случаев резьбовые соединения утяжеленных бурильных труб разрушаются по первому сопряженному витку резьбы ниппеля (на расстоянии 24 мм от упорного уступа) и по­ следнему витку резьбы муфты (на расстоянии 10 мм от меньшего диаметра конуса ниппеля). Разрушение, как правило, усталостное.

В результате поперечного и продольного переменного изгиба во впадинах резьбы появляются усталостные трещины. Образова­ нию и развитию усталостных трещин способствует глинистый ра­ створ и недостаточный крутящий момент свинчивания резьбового соединения. При недостаточном Л4кр резьбовое соединение «дышит и качается» около вертикальной плоскости.

Резьбовое соединение при изгибе является зоной меньшей же­ сткости. Если определить прогибы, то можно установить, что в зоне меньшей жесткости возникает больший местный изгиб, чем изгиб тела УБТ. В этом месте возникают более высокие напряже­ ния изгиба. Вследствие наличия надреза (концентратора) разру­ шается именно резьбовое соединение. Введение зарезьбовых раз­ гружающих канавок в резьбе или на соседних участках тела УБТ с несколько меньшим моментом сопротивления изгибу вызывает

На износ и разрушение резьбовых соединений УБТ существен­ но влияет степень их уравновешивания. Практически установлено, что в хорошо уравновешенных резьбовых соединениях УБТ отно­ шение момента сопротивления изгибу опасного сечения муфты к моменту сопротивления изгибу опасного сечения ниппеля №н

равно 2,5. Кроме того, утяжеленная бурильная труба должна быть выполнена с жесткими допусками на кривизну канала относитель-

101