Рис. 6. Натяг резьбы
Герметичность безупорного соединения трубы с замковой деталью обеспечивается за счет натяга, упругого деформирования витков резьбы и вязкой смазки.
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„, высадки dB, муфты dM и трубы dT с высадкой внутрь выполняются следующие соотношения:
для замков ЗН dH < dB^ dM < dT;
для замков ЗШ и ЗУ dB < dH = dM < dT.
В целом трубы с высадкой внутрь обусловливают в 1,5 — 4 раза больше гидравлические потери по сравнению с трубами с высадкой наружу и замками ЗУ. Поэтому рекомендуется применять их только при роторном бурении. Замки ЗУ в сочетании с трубами с высадкой наружу обеспечивают примерно равное проходное сечение и минимальные гидравлические потери в колонне, благодаря чему пригодны для бурения с гидравлическими забойными двигателями. Для них справедливо соотношение d„ & dM& dT.
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.
Бурильные трубы и муфты изготовляют из высококачественных углеродистых (марки 45) или легированных сталей марок 38 ХНМ, 36Г2С, 35Г2СВ и др. Для обозначения материала труб принят термин «группа прочности». Группа прочности стали — это условный индекс, введенный для упрощения обозначения прочностных характеристик стали. Например, в сталь группы прочности Д входит примерно 0,48 % углерода, 0,17 — 0,37 % кремния, 0,65 — 0,90 % марганца. Строгий химический состав ГОСТом не регламентируется, однако ограничивается содержание вредных примесей серы и фосфоpa (< 0,045 % каждой). Всего принято 7 групп прочности: Д, К, Е, Л, М, Р, Т. Трубы групп прочности, кроме Л, изготовляют из легированных сталей, подвергают нормализации с отпуском; Л — из углеродистой стали, подвергают закалке с отпуском. Замки к ним изготовляют из сталей марок 40 ХН или 45, или (если прочность материала трубы выше прочности сталей 40ХН или 45) из того же материала, что и трубы. В любом случае прочность материала замка не должна уступать прочности материала трубы.
Наиболее важные показатели механических свойств приведены в табл. 2.
Для проверки качества труб и муфт их материал подвергается испытанию на растяжение и ударную вязкость, а труба — на сплющивание. Муфты для труб диаметром 114 мм и менее поставляют обычно из стали следующей группы прочности, а для труб свыше 114 мм — из стали той же группы прочности. Поверхности замков армируются твердым сплавом, резко повышающим их твердость и износостойкость.
Практика эксплуатации бурильных труб, муфт и замков рассмотренных конструкций показала, что резьбовые соединения имеют недостаточную усталостную прочность и герметичность. Для упрочнения и герметизации этого узла разработаны трубы со стабилизирующими поясками с высадкой внутрь типа ВК (рис. 7, а) и высадкой наружу типа НК (рис. 7, б) с замками к ним соответственно типов- ЗШК и ЗУК. Отличительной особенностью труб и замков данной конструкции является наличие наружного конического стабилизирующего пояска непосредственно за резьбовой частью трубы, внутренних упорных уступов и внутренних кольцевых выточек в деталях замка и применение конической трапецеидальной резьбы типа ТТ с конусностью 1:32, углом при вершине 30° и шагом 5,08 мм (рис. 8) вместо треугольной. Основные размеры труб 3 и 4 типов приведены также в табл. 1.1. Замки выпускаются типоразмеров: ЗШК-118, 133, 178, ЗУК-108, 120, 146, 162.
Таблица 2 Наиболее важные показатели механических свойств сталей
Показатели механических
|
Значения показателей для сталей групп прочности по ГОСТ 631-75
|
Для изготовления замков
|
свойств сталей
|
Д К Е Л М Р Т
|
40ХН 45
|
Временное сопротивление разрыву, МПа
|
637 686 735 784 883 981 1080
|
765 687
|
Предел текучести, МПа
|
372 490 540 637 736 883 981
|
563 441
|
Ударная вязкость, кДж/м2
|
392 392 392 392 392 294 294
|
785 490
|
Твердость по Бринеллю, НВ
|
|
255-321 217-285
|
Достарыңызбен бөлісу: |