Резьбовое соединение ТМК FMC

Соединение предназначено для крепления вертикальных и наклонно-направленных скважин нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.

•Соединение имеет повышенную герметичность в сравнении с резьбовыми соединениями без узла уплотнения и стандартными соединениями с узлом уплотнения.

•Герметичность обеспечивается узлом уплотнения «металл–металл», имеющим радиальное уплотнение и упор, состоящие из соответствующих конических поверхностей на трубе и в муфте. Конструкция радиального

уплотнения позволяет проводить повторную разборку резьбового соединения без повреждений уплотнительных поверхностей за счет быстрого входа и выхода в зоне контакта.

•Резьба трапецеидальная упорная коническая.

•Конусность резьбы 1:16.

•Шаг резьбы 5,08 мм.

•Угол опорной грани профиля резьбы +3°.

•Угол закладной грани профиля резьбы +10°.

•Резьба выполняет в соединении несущую функцию и обеспечивает дополнительную герметичность.

Резьбовое соединение ТМК GF

Соединение предназначено для крепления вертикальных и наклонно- направленных скважин нефтяных,газовых и газоконденсатных месторождений с высокой степенью искривления ствола.

Герметичность соединения обеспечивается узлом уплотнения «металл– металл», состоящим из радиального

уплотнения и упора.

• Радиальное уплотнение состоит из сферической поверхности на трубе и конической в муфте и позволяет

соединению оставаться герметичным при действии значительных изгибающих нагрузок.

Конструкция радиального уплотнения позволяет проводить повторную разборку резьбового соединения без

повреждений уплотнительных поверхностей за счет быстрого входа и выхода в зоне контакта.

• Упор состоит из соответствующих конических поверхностей трубы и муфты и является дополнительным

барьером герметизации.

•Резьба трапецеидальная упорная коническая.

•Конусность резьбы 1:16.

•Шаг резьбы 5,08 мм.

•Угол опорной грани профиля резьбы минус 4°. Снижает возможность выхода резьбы ниппеля из зацепления

с резьбой муфты при растяжениях и изгибах, позволяет снизить величину радиального натяга в резьбе, что

улучшает свинчиваемость соединения и износостойкость резьбы. Отрицательный угол наклона опорной грани

позволяет исключить возможность выхода резьбы ниппеля из зацепления с резьбой муфты (страгивание) при

растяжениях и изгибах, поэтому разрушающая нагрузка соединения практически равна разрушающей нагрузке

тела трубы на растяжение.

• Угол закладной грани профиля резьбы +24°. Улучшает свинчиваемость соединения. Конструктивный зазор

по наружному диаметру резьбы улучшает свинчиваемость соединения и повышает износостойкость резьбы.

• Радиусы профиля резьбы разведены для получения гарантированного контакта по прямолинейному участку

опорной грани для повышения устойчивости к истиранию и износостойкости резьбы при свинчивании –

развинчивании.

• Оптимизированный зазор между закладными гранями резьбы трубы и муфты повышает сопротивляемость

сжимающим нагрузкам и предохраняет герметизирующий узел от повреждений.

Прочность обсадных труб и их соединений при осевом растяжении

1. По телу трубы.

Силы, при которой напряжения достигнут предела текучести материала, можно определить по формуле

2. По сварному соединению.

3. В муфтовом соединении треугольного профиля

3.1. Формула Яковлева

c dcр d - средняя толщина стенки цилиндра, 2 α - угол наклона грани витка к оси

резьбы

Поскольку при выводе сделано ряд допущений, то эта формула является приближенной. Считают, что расчетное напряжение по этой формуле несколько занижено против действительного. Чтобы сблизить расчетное с фактическим завышают значения угла трения φ до 18°. Действительный угол трения для стачиваемых поверхностей равен 3-9°

3.2. Задача о величине страгивающей нагрузки в более точной постановке с учетом некоторой неравномерности распределения осевой силы по виткам резьбы и реальной жесткости муфты решена Д.Ю. Мочернюком и имеет вид:

3. Величину страгивающей нагрузки можно определить также по формуле П. П. Шумилова

где kш=δс/(δс + δ) —коэффициент, учитывающий, что осевая сила частично передается муфте через витки неполного профиля и потому на сечение трубы, совпадающее с основной плоскостью, действует лишь часть этой силы.

Величина, найденная по формуле П. П. Шумилова, лежит между значениями, вычисленными по формулам Ф. И. Яковлева и Д. Ю. Мочернюка.

4.В зарубежной, практике муфтовые соединения с резьбой треугольного профиля рассчитывают не по страгивающей нагрузке, а по нагрузке, разрушающей соединение или вызывающей обрыв трубы в сечении по основной плоскости. Нагрузку, при которой разрушается резьбовое соединение, т.е. резьба трубы выходит из сопряжения с резьбой муфты, можно определить, например, по формуле фирмы «Маннесман»

где d1 — срединный диаметр трубы в сечении посередине нарезанного конца трубы; δ1 — средняя толщина стенки трубы в том же сечении.

Результаты расчетов этой по формуле обычно несколько ниже опытных данных, но в отдельных случаях превышают опытные значения на 5—10%.

4. В соединении с трапециевидной резьбой

При расчете соединений с резьбой трапецеидального профиля определяют силу, при которой возможен обрыв трубы или муфты в опасном сечении а также силу, при которой возможен вырыв трубы из муфты

где σв — временное сопротивление материала при растяжении; δс — толщина стенки по впадине первого витка полного профиля; ∆с=∆м + ∆т —общий диаметральный натяг соединения (∆м, ∆т — диаметральная деформация соответственно муфты и трубы от натяга в опасном сечении); Е1 — модуль упрочнения материала в пластической области; μ=0,5 — коэффициент Пуассона для пластической области; β — наименьший угол наклона профиля витка к линии, перпендикулярной к оси резьбы. Для труб ОТТМ, ОТТГ, ТБО и ОГ-1м β=3°.

Сопротивляемость круглых обсадных труб избыточному гидравлическому давлению

1. Прочность трубы. Под влиянием избыточного гидравлического давления труба может быть разрушена в меридианальном сечении. Во избежание возникновения опасных для ее прочности напряжений эквивалентное напряжение на внутренней поверхности трубы согласно теории наибольших касательных на пряжений не должно превышать предел текучести материала

Отсюда выводится формула Барлоу

Формулой Барлоу обычно пользуются для определения прочности обсадных труб на разрыв от избыточного внутреннего

давления. Поскольку стандарт допускает уменьшение толщины стенки труб при обычной точности изготовления до 12,5%, в формулу вместо номинальной толщины стенки подставляют возможное наименьшее ее значение. Поэтому расчетная формула для критического избыточного внутреннего давления следующая

2. Устойчивость формы. Если труба тонкостенная, форма поперечного сечения ее может измениться под влиянием избыточного наружного гидравлического давления даже в том случае, если эквивалентное напряжение на внутренней поверхности меньше предела текучести. Критическое избыточное наружное давление, при котором круглая равностенная труба теряет устойчивость формы, можно найти по формуле Леви