книги / Трубы нефтяного сортамента

державку (стержень) резца изготовляют из конструкционных ста­

лей марок 40-50 по ГОСТ 1050-74 или 40Х-50Х по ГОСТ

4543-71, для режущей части используются пластинки металлоке­

рамических T~PДЫX сплавов типов ВК (вольфрамокобальтовый) или ТК (титановольфрам6вый) по ГОСТ 3882-74. Плоские гре­

бенки производят из титановольфрамового твердого сплава Т15К6.

дисковые резцы - из быстрорежущих сталей марок Р18, Р12Ф2.

Резцы и гребенки для 'нарезания резьб на трубах, замках и

переводниках изготовляют с однониточным И многониточным про­

филями.

Резцы и гребенки предназначены для нарезания резьб на стан­

ках, работающих многопроходным методом. Использование резцов и гребенок, изготовленных на инструментальных заводах, гаранти­

рует соблюдение геометрических размеров профиля резьбы и обес­

печивает заданную шероховатость поверхности резьбы (Rz~

~20 мкм).

Заводы изготовляют резцы с пластинками из твердых сплавов:

для нарезания наружных и внутренних треугольных резьб с углом профиля 600 на трубах и муфтах нефтяного сортамента с

шагом 2,54; 3,175; 5,08; 6,35 мм;

для нарезания наружных и внутренних трапецеидальных резьб

на трубах и муфтах нефтяного сортамента с шагом 4,232 и 5,08 мм.

Резьбовые твердосплавные гребенки предназначаются для на­

резания:

наружных и внутренних треугольных резьб на трубах и муфтах с углом профиля 600 с шагом 2,54 и 3,175 мм;

наружных и внутренних трапецеидальных резьб на трубах и

муфтах с шагом 4,232 и 5,08 мм.

Резцы и гребенки изготовляются заводами по заказу.

Режимы резания. Рекомендуемые режимы резания при нареза­ нии треугольных резьб на трубах нефтяного сортамента твердо­

сплавными однониточными резцами приведены в табл.' 24.3.

441

Таблица 24.4

Режимы резания соединительных муфт и замков резцами

на трубах четырехзубыми твердосплавными гребенками приведены

в табло 24.5 .

. Гребенками нарезаются резьбы на специальных трубонарезных станках, работающих многопроходным методом. Применение твер­ досплавных гребенок позволяет нарезать резьбу за два-три прохо­ да на трубах из стали с ав ::::;;; 10,0 МПа.

Нарезание более прочных материалов требует увеличения чис­

ла проходав.

При нарезании внутренних резьб с шагом 3,175 мм, углом про­

филя 600, конусностью 1 : 16 твердосплавными трехзубыми гребен­ ками рекомендованы следующие режимы резания: число проходов 3-4; скорость резания при прочности обрабатываемого материа<1а

ав< 750 МПа - 90-120 м/мин, при ав = 750-7-1000 МПа - 70-

90 м/мин.

Для нарезания резьб на трубах ОТТМ1 и трубах ТБВК приме­ няется трехзубая твердосплавная гребенка. Режимы резания при-·

Таблица 24.5

Режимы резания резьбы труб гребенками

-------- _ .

442

Таблица 24.6

Режимы резаНИII резьбы

на трубонарезном станке модели 1983М, принятые ВНИИОЭНГ

дЛЯ расчета нормы времени на ремонт замковых резьб, приведены в табл. 24.7.

Контроль отремонтированной резьбы осуществляется гладким и резьбовым калибрами и щупом в соответствии с требованиями

ГОСТ (см. главу 3).

Заточка и доводка резьбонарезного инструмента

Втрубных базах резьбонарезной инструмент затачивается на заточных станках, оснащенных абразивными кругами.

Взависимости от материала резца подбираются: материал аб­

разивного круга, его связка, зернистость, твердость и частота вра­

щения.

Резьбонарезной инструмент, изготовленный из быстрорежущей

стали, затачивается на абразивных кругах из белого электроко­

рунда (условное обозначение ЭБ) на керамической связке зернис­ тостью 50-32, твердостью СМ1-С1 дЛЯ предварительной заточки

и СМ1-СМ2 дЛЯ окончательной заточки. Режущая кромка распо­

.'Iагается по центру абразивного круга или на 2-3 мм ниже его.

Процесс выполняется при обильном непрерывном охлаждении (20-40 л/мин). Окружная скорость круга 25-30 м/с при предва­

рительной заточке, 12-18 м/с при окончательной заточке. Твердосплавный резьбонарезной инструмент желательно зата­

чивать на алмазных кругах из естественного алмаза (обозначается буквой А) или искусственного алмаза (обозначается буквами АС).

Объясняется это следующим: высокая режущая способность алма­

за позволяет производить заточку, прижимая резец к кругу с мень­

шей силой, чем это требуется при использовании кругов из других

других кругах. Это исключает образование трещины на пластинке

твердого сплава.

Для заточки твердосплавного инструмента рекомендуются ал­

мазные круги марок А12, А10, А8, А6, где 12, 10 и т. д. - зернис-

443

тость круга (например, зернистость 12 указывает, что наименьший размер зерна данного круга 0,12 мм). Можно использовать также круги марки АС, т. е. из искусственного алмаза. При выборе зер­

нистости следует учитывать припуск на заточку: чем больше при­ пуск, тем крупнее должно быть зерно заточного круга.

В случае отсутствия алмазных кругов заточка производится на

абразивных кругах из зеленого карбида кремния (КЗ) или черно­ то карбида кремния (К) на керамической связке зернистостью

25-50, твердостью СМ1-МЗ дЛЯ предварительной заточки и твер­

достью М2-М3 дЛЯ окончательной заточки. Окружная скорость круга 12-18 м/с. Процесс выполняется при обильном охлажденlШ

(20-40 л/мин) или всухую. В качестве охлаждающей жидкости

применяется 5-10%-ный раствор технической соды в воде.

Резьбонарезной инструмент, предназначенный для чистовых и отделочных проходов, подвергается доводке. Доводкой достигает­

ся нужная чистота поверхности и удаляются слои поверхностей ре­

зания, поврежденные в процессе заточки. Доводка производится на чугунном доводочном диске, шаржированном (насыщенном) абразивом, входящим в состав пасты. Диаметр доводочного диска

250-300 мм, материал диска - чугун твердостью НВ 130-160 на

глубине 2-3 мм от поверхности, окружная скорость круга 0,6+ +1,25 м/с. Для доводки инструмента из твердых сплавов применя­

ют следующие составы паст (в % по массе).

Для доводки резцов из быстрорежущей стали применяют следу­

ющие пасты:

Сборка труб с соединительными деталями

Наибо:льшее количество аварий с нарезными трубами буриль- ' ной колонны происходит за счет износа или слома резьбовых сое­ динений, являющихся наиболее слабым их местом. Для создания прочного и плотного соединений замков и переводников с трубами в нефтяной промышленности уже в течение длительного времени широко используется метод «горячего» навинчивания. Сущность

его заключается в том, что соединительная деталь нагревается до

заданной температуры и в нагретом состоянии навинчивается на трубу с приложением небольшого крутящего момента, развивае­

мого усилием одного человека на плече порядка 0,5 м. Навинчен­

ная деталь, остывая, создает прочное и плотное резьбовое соеди­

нение.

Процесс навинчивания соединительных деталей требует тща­ тельной подготовки, так как допуски на коническую резьбу тре-

445

Таблица 24.8

Расстояние до контрольной метки на трубе

угольного профиля, нарезаемую на трубах, заl\шах и переводниках,

колеблются в широких пределах. Свинчивание их с трубами без

селективного подбора привело бы к значительному снижению ка­

чества резьбовых соединений бурильных колонн.

Для получения наиболее надежного резьбового соединения

трубы и сопрягаемые детали подбирают с учетом фактических на­

тягов по резьбовым калибрам и отклонениям по конусности. С

этой целью резьбы труб и соединительных деталей перед свинчи­

ванием подвергают проверке резьбовыми и гладкими калибрами.

По результатам проверки к каждому нарезанному концу трубы подбирается деталь, обеспечивающая наиболее благоприятные ус­ ловия сопряжения. jvlетодика селективного подбора изложена в гл. 5. Селективный подбор соединений ТБВК:, ТБНК: не требуется.

После того как соединительные детали подобраны, на трубе

наносится керном контрольная метка, которая в дальнейшем слу­

жит ориентиром при навинчивании детали на трубу. Соединение

считается правильно закрепленным, если торец навинчиваемой де­

тали совпадает с нанесенной меткой или перекроет ее. Если торец детали не дойдет до метки, то соединение недоброкачественно.

Расстояние от торца трубы до контрольной метки для труб ти­ пов 1 и 2 по ГОСТ 631-75 и для труб ТБВК: и ТБНК: приведены в табл. 24.8. Сборка ТБВк:, ТБНК: по РД 39-2-286-79.

Для обеспечения герметичности соединения перед навинчива·

нием соединительной детали резьба труб смазывается. Смазка

состоит из смеси графита с техническим глицерином в массовом

соотношении 1 : 2.

Перед навинчиванием на трубы соединительные детали нагре­ вают индукционным методом в специальных нагревателях. Источ­

НИКЫf питания служит электроток напряжением 380 В, частотой

50 Гц.

Температура, до которой следует нагревать замковые детали

перед навинчиванием, приведена в табл. 24.9.

Переводники на ведущие бурильные трубы ТВК:П навинчива-

446

Таблица 24.9

Температура нагрева замковых деталей

ют с диаметральными натягами по резьбе и стабилизирующему

пояску до 0,5 мм и с предварительным их нагревом до t=420°C. Смазкой, наносимой на резьбу трубы, служит графитоглицери­

новая смесь.

Переводники навинчиваются до упора в торец трубы. Качество

сопряжения свинченных деталей проверяется щупом. Щуп толщи­

ной 0,03 мм не должен проходить между торцом ведущей трубы и

упорным торцом переводника по всему периметру, а также между

коническими сопряженными поверхностями трубы и переводника. , После навинчивания переводников ведущая труба должна быть

подвергнута испытанию внутренним гидростатическим давлением,

величина которого должна быть не менее 50,0 МПа.

. Замки на легкосплавные бурильные трубы навинчиваются в ХОЛОДНО);! виде на специальном стенде. После очистки и промывки резьб у трубы и замка на 3/4 длины резьбы труб наносится уплот­ нительная смазка КНИИНП-2 или УС-1. Детали замков подбира­

ются по натягам, замеренным при навинчивании резьбовых калиб­

ров. Рекомендуемые суммарные натяги для 147-мм труб 19-21 мм, для труб всех остальных диаметров 15-17 мм.

Подобранные по натягам замковые детали навинчиваются вруч ную на трубу, при этом муфта навинчивается на конец трубы с удлиненной высадкой. Подготовленная труба подается в стенд. Ниппель и муфта зажимаются в неподвижном и вращающемся

патронах стенда, и последнему дается вращение до достижения за­

данного крутящего момента. Рекомендуемые моменты свинчива­ ния приведены в табл. 24.10. После свинчивания на стенде из-под торца муфты или ---ниппеля не должно выходить более двух ниток резьбы (6,35 мм) .

ЛБТ, имеющие на концах резьбу ТТ и конический стабилизи­

руюший поясок, собираются с замками ЗЛК методом «горячей

посадки», т. е. с предварительным подогревом замков до темпера­

туры 375-3900 С. При навинчивании подогретых замков нельзя

допускать нагрев резьбовой части трубы выше 1500 С, так как при нагреве до более высокой температуры прочностные свойства тру-

447

Таблица 24.10 Моменты свинчивания замковых деталей

требование вызывает необходимость охлаждения трубы в процессе

навинчивания замка РД 39-2-162-79 [9]. Замковые детали нагре­

ваются в индукционных нагревателях 4 (рис. 24.11). Замок навин­

чивают согласно.

Надежность свинченного соединения определяется в основном

строгим соблюдением разработанного технологического процесса нагрева и навинчивания замков. Решающее значение в процессе имеют температура и режим нагрева деталей. Если недогрев дета­ ли может выявиться в процессе навинчивания (деталь недовинчи­ вается до заданной отметки), то перегрев детали или неравномер­ ный ее нагрев выявить после навинчивания невозможно. В то же время перегрев или неравномерный нагрев детали резко ухудшает качество резьбового соединения и может привести к его разру-

шению.

Контроль температуры. При

отработке режима электрона­

грева замков, а также с целью

ко~троля технологического

процесса горячего крепления

периодически возникает необ­

2ходимость проверять т,емпера­

туру на'грева замков.

448

чениях нагреваемой зоны, засверливают отверстия и впаивают в

них термопары 2, как схематически показано на рис. 24.11. От­

верстия сверлят на глубину, равную половине толщины детали· в данном сечении, что позволяет получать более точную информа­ цию об истинной т,емпературе нагретой детали. Затем контрольное приспособление устанавливают в индукционный нагреван~ль, а термопары 2 соединяют с милливольтметрами 1. При нагреве де­

тали в термопарах 2 возникают э. д. с., величины которых, изме­

ренные 'Пирометрическими милливольтметра.ми 1, показывают т,ем­ пературу детали в данных сечениях. Милливольтметры обычно

имеют две шкалы: одну в милливольтах, другую 'в градусах.

Для проверки температуры нагрева замков применяют мало­

инерционные термопары.

Температуру замковых деталей можно контролировать также при помощи термоиндикаторных красок и термокарандашеЙ. Тер­ моиндикаторные краски представляют собой суспензию термочув­

ствительных соединений, пигментов и наполнителей в лаке на ос­

нове синтетических смол. Контроль температуры основан на изме­

нении цвета краски, нанесенной на поверхность твердого тела, при

достижении температуры перехода, строго определенной для каж­ дой краски.

Краски выпускаются Рижским лакокрасочным заводом в боль­

шом ассортименте. В табл. 24.11 приведена выдержка из номенкла­

туры красок, выпускаемых заводом.

Краску наносят кистью или краскораспылителем на чистую хо­

лодную поверхность в один или два слоя до покрытия поверхности

минимальным количеством краски. Перед употреблением краску тщательно размешивают и при необходимости разбавляют до ра­ бочей вязкости этиловым спиртом. Запрещается применять разба­

витель и растворители других марок или неизвестных составов.

Термоиндикаторная краска, нанесенная на поверхность слоем толщиной 10-20 МКМ,высыхает при температуре 200 С в течение не

Таблица 24.11

Характеристики термоиидикаториых красок

449

Таблица 24.12

более 3 ч. При необходимости возможно нанесение краски за не­ сколько суток до испытания. В этом случае детали с нанесенной на них краской должны храниться в закрытом помещении, в защи­ щенном от прямых солнечных лучей месте, при температуре не

выше 250 С.

Цвет нанесенной и высохшей термоиндикаторной краски изме­ няется при достижении температуры перехода данной краски, :ука­ занной в табл. 24.11.

Термоиндикаторные краски содержат легковоспламеняющиеся

и токсичные органические растворители (спирт бутиловый, ацетон,

толуол и др.) и некоторые токсичные пигменты (соли, меди, орга­

нические красители и т. п.)~ В связи с чем при обращении с ними

следует соблюдать меры предосторожности: хранить краску в гер­ метически закрытой таре; краску разводить в изолированном по­ мещении; освободившуюся тару немедленно удалить из помеще­

ния.

Термочувствительные карандаши представляют собой цилинд­ рические восковые палочки длиной 80 мм, диаметром 8 мм, пигмен­ тированные термочувствительными соединениями. Характеристики некоторых из них приведены в табл. 24.12.

Ремонт обсадных труб

Необходимость в ремонте обсадной трубы возникает при обна­ ружении недоброкачественно нарезанных или поврежденных резьб под муфтой или на свободном конце трубы, а также при It.Cкривле­ нии трубы. Дефекты резьбы на свободном конце выявляются в процессе входного контроля. Дефекты в резьбе под муфтой выяв­ ляются при обнаружении утечек в соединении труба - муфта в процессе гидроиспытаний (см. гл. 12). Для определения характера нарушения муфта отвинчивается на муфтонаверточном станке. резьбы трубы и муфты очищаются от смазки при помощи щеток или приспособления для очистки резьбы и промываются кероси­ ном. Затем резьбы осматриваются и подвергаются инструменталь­

ному контролю гладкими и резьбовыми калибрами (см. гл. 10). Незначительные нарушения резьбы - задиры, забоины - зачища-

450