vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

СМИНАЮЩАЯ НАГРУЗКА Сминающая нагрузка определяется как максимальное наружное давление, необходимое для смятия

образца обсадной трубы. Методика определения прочности на смятие обсадной колонны подробно изложена в бюллетене АНИ [2].

На практике существуют два типа разрушения: упругое и пластичное. При упругом смятии образец разрушается, не успев деформироваться, а при пластичном смятии сначала отмечается деформация, а затем разрушение образца.

Упругое смятие. Давление упругого смятия можно определить по формуле

где Е— модуль Юнга для стали; V — коэффициент Пуассона;

(—толщина стенок обсадных труб; D— наружный диаметр обсадной трубы.

Уравнение 10.2 применимо для значений, определенных табл. 10.1. Пластическое смятие. Минимальное давление пластического смятия можно рассчитать из

следующего уравнения:

где Л, В, С—константы, зависящие от используемой марки стали; У—предел текучести. ТАБЛИЦА 10.1

ПРЕДЕЛ ЗНАЧЕНИЙ D/T ДЛЯ УПРУГОГО СМЯТИЯ ТРУБ [21

• Марки стали не принадлежат стандарту АНИ, но рассматриваются с целью возможного использования и представлены для ознакомления.

ТАБЛИЦА 10.2

КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ ФОРМУЛ И ПРЕДЕЛЫ ЗНАЧЕНИЙ DFT ДЛЯ ПЛАСТИЧНОГО СМЯТИЯ (2)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

• Марки стали не принадлежат стандарту АНИ, но рассматриваются с целью возможного использования и представлены для ознакомления.

Уравнение (10.3) справедливо для значений OFT, определенных в табл. 10.2.

Сначала следует определить соотношение D/T, и если оно входит в ряд, представленный в табл. 10.2,

то уравнение (10.3) применимо, а значения А, В, С могут быть взяты из таблицы.

Давление смятия в переходной зоне. Характер смятия стали в переходной зоне между эластичным и пластичным повреждением описывается следующей формулой:

где F , G- константы ,определяемые по формулам

ТАБЛИЦА 10.3

КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ ФОРМУЛ И ПРЕДЕЛ ЗНАЧЕНИЙ D/T ДЛЯ СМЯТИЯ В ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЕ [2]

• Марки стали не принадлежат АНИ, но используются, или рассматриваются с целью возможного использования и представлены для ознакомления.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Предел значений соотношения D/t, а также F и G, используемые в уравнении (10.4), представлены в табл. 10.3.

СОПРОТИВЛЕНИЕ НА РАЗРЫВ (ИЛИ ВНУТРЕННЕЕ ДАВЛЕНИЕ), ПРИ КОТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

В ТЕЛЕ ТРУБЫ ДОСТИГАЮТ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ

Сопротивление на разрыв определяется как максимальное внутреннее давление, необходимое для того, чтобы вызвать текучесть стали. Минимальное давление разрыва для обсадной колонны рассчитывается по формуле Барлоу:

р= 0,875-2УT.

D

(10.5)

Уравнение (10.5) определяет величину сопротивления на разрыв для минимального предела текучести металла стенки трубы, составляющего 87,5 %, при отклонении толщины стенок 12,5 % вследствие дефектов заводского изготовления.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБСАДНЫХ ТРУБ Обсадные трубы характеризуют следующими параметрами:

наружным диаметром и толщиной стенок, весом единицы длины, типом соединений, длиной муфтового соединения и маркой стали.

Таким образом, обсадные трубы из высокопрочной стали или толстостенные необходимо размещать в интервалах с высокими давлениями или вблизи устья, где действуют большие растягивающие усилия. Такое расположение будет наиболее экономичным при выборе обсадной колонны.

ВЕС ЕДИНИЦЫ ДЛИНЫ ТРУБ АНИ определяет три типа веса для обсадной колонны: номинальный вес, вес гладкой трубы, вес

соединения с резьбой и муфтой.

Номинальный вес. Понятие «номинальный вес» (выражается в Н/м) используют для обозначения типов обсадных труб при их заказе. Номинальный вес не является типичным и обычно основан на расчетах теоретического веса 1 м трубы с резьбой и муфтой.

Номинальный вес (Н/м) рассчитывают по формуле

где D—наружный диаметр, мм ; T—толщина стенки, мм.

Вес обсадной трубы, необходимый при проектировании, представляет собой номинальный вес (табл.

10.4).

Вес гладкой трубы. Это вес трубы без резьбы и муфты. Вес (Н/м) гладкой трубы можно рассчитать, используя формулу, взятую из стандартов АНИ (бюллетень 5СЗ):

Вес обсадной трубы, с резьбой и муфтой. Это средний вес трубы, включающий резьбу на обоих концах и муфту на одном конце. Такой вес (Н/м) рассчитывают по формуле

где Nд—длина муфты, м; J—расстояние от конца трубы до центра муфты при механической

затяжке,м

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

* Не соответствует стандартам АНИ.

ТИПЫ МУФТ И РЕЗЬБ Муфта — короткая часть обсадной колонны, применяемая для соединения двух обсадных

труб.

На обоих концах трубного соединения выполнена наружная резьба. В соответствии со стандартами АНИ муфта должна быть изготовлена из той же марки стали, что и тело трубы.

Обсадные трубы и муфты определяют по типу резьбы (или соединения), выполненной на трубе или на муфте. АНИ [4] определяет следующие основные элементы резьбы (рис. 10.2— 10.5): высоту профиля резьбы; шаг резьбы—расстояние от одной точки витка резьбы до точки, соответствующей ей на соседнем витке резьбы, измеряемое параллельно оси резьбы; коннусность, определяемая как изменение диаметра резьбы, выраженное в мм/м; форму резьбы. Большая часть резьб обсадных

труб — прямоугольная и треугольная (V-образная) резьбы.

Рис. 10.2. Профиль резьбы обсадных труб и НКТ (представлено АНИ)

Ниже описываются наиболее широко используемые соединения.

1. Резьба округленного профиля АНИ 8. Это резьба треугольного типа с углом профиля 60°, восемью

нитками на 25,4мм и конусностью 0,0625 (см. рис. 10.2). Вершина и впадина профиля закруглены по дуге окружности. Обсадная труба имеет нарезку резьбы округленного профиля АНИ 8 на невысаженных

концах трубы, а отдельные трубы соединены при помощи муфты с внутренней резьбой. Муфты с резьбой округленного профиля АНИ бывают двух типов: с укороченной (STC) и удлиненной (LTC)

резьбами. Эти муфты слабее тела трубы, причем муфты с удлиненной резьбой способны передавать более высокие осевые нагрузки.

2. Трапецеидальная резьба типа «Батресс». На рис. 10.3 показаны сечения соединения с

трапецеидальной резьбой и профиль резьбы. Трапецеидальная резьба способна передавать более высокие

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

осевые нагрузки, чем резьба округленного профиля АНИ 8, и характеризуется конической формой вершин и впадин профиля для обсадных труб с наружным диаметром 340 мм и менее и плоскими вершинами и впадинами для обсадных труб с наружным диаметром 406 мм и более. Для улучшения герметичности применяют соответствующую резьбовую смазку. Шаг резьбы соединения с трапецеидальной резьбой типа «Батресс» имеет пять ниток на 25,4 мм.

Рис. 10.3. Конфигурация трапецеидальной резьбы типа «Батресс» (представлено АНИ):

а — общий вид; б, а — для труб с наружными диаметрами 339,7 и 406,4 мм соответственно

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 10.4. Профиль резьбы типа VAM:

I — основание треугольного штампа; 2 — муфта; 3 — ниппель; 4 — ось трубы

Рис. 10.5. Профиль резьбы типа «Экстрем-Лат» безмуфтовых обсадных труб:

/ — для диаметров 193,7 мм и менее, конусность 1 : 8 по диаметру на длине шести ниток резьбы; // — для диаметров больше 193,7 мм, конусность 1 :9.6 по диаметру на длине пяти ниток резьбы

Рис. 10.6. Трапецеидальная резьба с двойными уплотнительными поверхностями [3]:

I. 2— цилиндрической и шарообразной формы соответственно

герметичности применяют соответствующую резьбовую смазку. Шаг резьбы соединения с трапецеидальной резьбой типа «Батресс» имеет пять ниток на 25,4 мм.

3. Резьба VAM. Это видоизмененный вариант трапецеидальной резьбы «Батресс», обеспечивающая

соединение с уплотнением типа «металл по металлу» на ниппельном конце. На рис. 10.4 показана муфта с резьбой типа VAM и профиль резьбы. Профиль резьбы VAM имеет пять ниток на 24,4 мм. Название резьбы VAM взято по названию фирмы-изготовителя «Вамонек» и запатентовано для многих типов

резьбы, изготовляемых фирмами.

4. Резьбовое соединение для безмуфтовых труб «Экстрем-Лайн». Безмуфтовые обсадные трубы

имеют наружную и внутреннюю резьбы на высаженных соответственно наружу и внутрь концах. Высаженные концы подвергают специальной механической обработке для увеличения толщины

стенок и компенсации потерь металла вследствие нарезки резьбы. Профиль резьбы —трапецеидальный, что обеспечивает соединение с уплотнением типа «металл по металлу» как на ниппельном конце, так и на наружном упорном уступе муфтовой части. Это позволяет использовать безмуфтовые соединения в условиях повышенных температур и давлений.