Рисунок 6.1 — Трапецеїдальна різьба обсадних труб

6.2 Обсадні труби

Обсадні труби являють собою безшовні сталеві труби, на кінцях яких нарізають конічну з'єднувальну різьбу. На відміну від бурильних кінці обсадних труб не висаджуються, і тому їх міцність на розтяг обмежується міцністю різьби.

ГОСТ 632-80 на обсадні труби передбачає їх виготовлення в двох виконаннях: А і Б, які відрізняються точністю і якістю виготовлення. Обсадні труби розрізняють також за типом з'єднання, діаметром і товщиною стінки труби, групою міцності сталі і видом муфт.

За типом з'єднання передбачено п'ять різновидів обсадних труб:

труби з короткою трикутною різьбою і муфти до них;

труби з видовженою трикутною різьбою — У;

труби з трапецеїдальною різьбою і муфти до них — ОТТМ;

труби з високо герметичними з'єднаннями і муфти до них — ОТТГ;

труби безмуфтові раструбні — ТБО.

В з'єднаннях всіх різновидів труб за ГОСТ 632-80 різьба має конусність 1:16. Трикутна різьба має форму і розміри, які відповідають показаним на рисунку 5.6, а (крок 3,175 мм, кут при вершині профілю 60 градусів). Спряження різьби здійснюється по бічних сторонах профілю. При згвинчуванні труб з муфтами застосовуються мастила або інші ущільнювачі, які забезпечують герметичність з'єднання, запобігають корозії і виникненню задирів.

З'єднання з видовженою різьбою володіють більшою герметичністю і опором розтягу і застосовуються в трубах діаметром до 245 мм. Труби з видовженою різьбою, як правило, використовуються у верхніх більш навантажених секціях обсадних колон.

В з'єднанні труб ОТТМ, ОТТГ ТБУ застосовується трапецеїдальна різьба, яка має деякі відмінності від різьби, яка застосовується в бурильних трубах з конічними стабілізуючими поясками. Форма профілю трапецеїдальної різьби об-садних труб показана на рис. 6.1, а розміри наведені нижче.

Міцність на розтяг в з'єднаннях з трапецеїдальною різьбою в 1,5-2 рази вища ніж з трикутною. Високий опір розтягу забезпечується зменшенням кута нахилу (3 градуси) сторони профілю, що сприяє кращому розподіленню напружень в різьбовій частині труби. Це дозволяє при однаковому запасі міцності використовувати обсадні труби з меншою товщиною стінки (на 1-2 мм) в порівнянні з трубами, які мають трикутну різьбу. Внаслідок збільшення кроку число обертів, необхідних для згвинчування труб з трапецеїдальною різьбою, зменшується приблизно в 2 рази.

 

 

 

а — муфта ОТТМ і ОТТГ і розтягнутий кінець труби ТБО;
б — труби ОТТМ і ОТТГ і ніпельний кінець труби ТБО;

1 — вісь різьби муфти ОТТМ і ОТТГ і раструбного кінця труби ТБО;
2 — лінія, паралельна осі різьби муфти ОТТМ і ОТТГ і раструбного кінця труби ТБО; 3 — вісь різьби труби ОТТМ і ОТТг і ніпельного кінця труби ТБО; 4 — лінія, паралельна осі різьби труби ОТТМ і ОТТГ і ніпельного
 кінця труби ТБО

Крок різьби , мм

5,08

Висота профілю , мм

1,60 ± 0,03

Кут нахилу , градус

Кут нахилу сторони профілю

 

 

3°¸ 1° (виконання А)

3°¸ 1° 30 (виконання Б)

10°¸ 1° (виконання А)

10°¸ 1°30 (виконання Б)

Ширина вершини профілю , мм

2,29

Ширина впадини профілю , мм

2,4 + 0, 05

Радіус округлення профілю, мм:

 

0.20+0.05

0.80+0.05

0.20-0.05

0.80-0.05

Кут нахилу

1°47'24"

Конусність

1 : 16

Труби ОТТМ призначені для використання у верхніх секціях обсадних колон.

Труби ОТТГ і ТБО володіють високою герметичністю з'єднання і призначені для кріплення глибоких і надглибоких свердловин з тиском газу до 50 МПа. Підвищення герметичності з'єднання цих труб забезпечується конічними ущільнюючими поверхнями, розміщеними за різьбою зі сторони меншого діаметру. Крім того, в з'єднанні передбачений контакт по внутрішніх упорних торцях, який забезпечує беззазорне стикування труб. Труби ОТТГ і ТБО розрізняються кінцевими ділянками: ОТТГ — гладкі з муфтами, ТБО — безмуфтові, які мають на одному кінці зовнішню висадку під муфтову різьбу з'єднання.

Труби виконання А і Б виготовляються довжиною від 9.5 до 13 м. В партії труб виконання Б допускається до 20% труб довжиною від 8 до 9,5 м і не більше 10% труб довжиною від 5 до 8 м. Довжина обсадних труб визначається віддаллю між її торцями, а при наявності нагвинченої муфти —віддаллю від вільного торця муфти до кінця збігу різьби протилежного кінця труби.

Згідно ГОСТ 632-80, обсадні труби виготовляються діаметром від 114 до 508 мм. Залежно від діаметра труб товщина їх стінок міняється від 5.2 до 16.5 мм. Муфти мають нормальний і зменшений зовнішній діаметр. Спеціальні муфти із зменшеним зовнішнім діаметром випускають тільки для труб виконання А. Різьба і ущільнюючі конічні розточки муфт повинні бути оцинковані або фосфатові.

Обсадні труби і муфти виготовляють зі сталі однієї і тієї ж групи міцності. За вимогою споживачів спеціальні муфти із зменшеним зовнішнім діаметром до труб ОТТМ і ОТТГ виготовляють із сталі, група міцності якої на одну групу вища, ніж в труби. Механічні властивості сталей, що застосовуються для виготовлення обсадних труб, наведені нижче.

 

Група міцності сталі

Д

К

Е

Л

М

Р

Т

Миттєвий опір , МПа, не менше

655 (637)

(687)

Границя текучості бт, МПа, не менше

 

379 (373)

 

(490)

 

 

 

 

 

не більше

—

Відносне видовження , %, не менше

 

14.3 (16)

 

(12)

 

 

12,3

 

10,8

 

 

8,5

 

Примітки: 1. Значення показників механічних властивостей, взяті в дужки, належать до труб виконання Б.

2. Масова доля сірки і фосфору в сталі не повинна перевищувати 0.045% кожного.

До обсадних труб і муфт ставлять наступні основні вимоги:

граничні відхилення по зовнішньому діаметру труб всіх умовних діаметрів +0,75% (виконання А); з умовним діаметром до 219 мм включно ±1% (виконання Б); з умовним діаметром більшим за 219 ±1,25% (виконання Б); граничні відхилення по товщині стінки — 12,5%;

граничні відхилення по зовнішньому діаметру муфт ±1%, але не більше +3 мм, спеціальних муфт ±0,8% і –0,4 мм;

граничне відхилення по довжині муфт ±3 мм.

Труби і муфти до них із сталей групи міцності К і вищих підлягають термічній або термомеханічній обробці. Труби ТБО всіх груп міцності підлягають термічній обробці після висадження раструбного кінця.

Труби з нагвинченими муфтами, а також раструбні безмуфтові труби повинні витримати випробування внутрішнім гідравлічним тиском згідно умови

                                        (6.1)

де  — тиск випробування, МПа;

— номінальна товщина стінки, мм;

 — допустиме напруження, МПа;

 — номінальний зовнішній діаметр труби, мм.

Допустиме напруження приймається:

для труб виконання А з умовним діаметром 273 мм і більшим ; для інших труб цього ж виконання ;

для труб виконання Б з умовним діаметром 219 мм включно , більшим 219 мм .

Для труб, у яких тиск обмежується міцністю муфт, величина тиску випробування

                  (6.2)

де  — номінальний зовнішній діаметр нормальної і спеціальної муфти, мм;

— зовнішній діаметр різьби муфти в площині торця труби після згвинчування на муфтонагвинчувальному верстаті, мм;

 — мінімальна границя текучості, МПа.

Величина тиску випробування для всіх труб вказана в ГОСТ 632-80.