Обсадные трубы

Обсадные трубы 1. ОАО Таганрогский металлургический завод (ТМЗ), * 2. ОАО Выксунский металлургический завод (ВМЗ), 3. ОАО Северский трубный завод (СевТЗ), * 4. ОАО Синарский трубный завод (СинТЗ), * 5. ОАО Челябинский трубопрокатный завод (ЧТПЗ) 6. ОАО Волжский трубный завод (ВТЗ), * 7. ОАО Нижнеднепровский трубопрокатный завод (НДТЗ), Общая характеристика обсадных труб • ГОСТ 632–80 определяет номинальные размеры ОТ (наружный диаметр и толщину стенки), допуски в отклонении размеров от номинальных, конструкцию резьбовых соединений, механические характеристики материала труб и их маркировку. • Изготавливаются ОТ 19 диаметров - от 114 до 508 мм, длиной 9,5-13 м. Трубы каждого размера имеют различную толщину стенки (н-р, для труб диаметром 146 мм толщина стенки 6,5; 7; 7,7; 8,5; 9,5 и 10,7 мм). Группы прочности сталей для изготовления труб Длина обсадных труб по ГОСТ 632-80 Требования Правил безопасности нефтяной и газовой промышленности к обсадным трубам 2.3.5 Стандарты и технические условия по изготовлению обсадных труб должны быть согласованы с Госгортехнадзором России. • Использование импортных обсадных труб допускается при соответствии их зарубежным стандартам, подтвержденным сертификатом производителя. Трубы обсадные, выпускаемые по ГОСТ 632-80 1 Трубы с конической резьбой треугольного профиля и муфты к ним 2 Трубы с удлиненной конической резьбой треугольного профиля и муфты к ним Трубы с конической резьбой треугольного профиля и муфты к ним Трубы, обсадные муфтовые (ГОСТ 632-80) имеют короткую и удлиненную коническую резьбу треугольного профиля конусностью 1:16 с шагом 3,175 мм и углом профиля 600 . Посадка резьбы осуществляется по боковым сторонам профиля. Герметичность соединения создается уплотнением в зазорах резьбовой смазки при свинчивании механическим способом. С короткой резьбой – наружный диаметр от 114 до 508 мм С удлиненной резьбой - наружный диаметр от 114 до 245 мм Соединения с удлиненной резьбой (У) обладают большей герметичностью и сопротивляемостью растягивающим нагрузкам. Параметры резьбы треугольного профиля Трубы обсадные, выпускаемые по ГОСТ 632-80 3 Трубы с конической резьбой трапецеидального профиля и муфты к ним ОТТМ 4 Трубы с высокогерметичными соединениями ОТТГ 5 Трубы безмуфтовые раструбные - ТБО Параметры трапецеидальной резьбы 3Трубы с конической резьбой трапецеидального профиля и муфты к ним ОТТМ Соединение с трапецеидальной резьбой, обеспечивает хорошую свинчиваемость без перекосов и заеданий, уменьшается число оборотов при свинчивании. Соединение обеспечивает высокую прочность при действии растягивающих нагрузок (на 25-50% выше чем у труб с треугольной резьбой) Стандарт предусматривает изготовление труб диаметром от 114 до 245 мм включительно и муфт к ним с удлиненной резьбой. Увеличение длины резьбы составляет от 13 % для труб диаметром 114 мм до 40 % для труб диаметром 245 мм. Резьба ОТТМ НЕДОСТАТКИ ОТТМ • -прочность муфтового соединения составляет от 55 до 70 % прочности по телу ненарезанного участка трубы, наиболее слабым является сечение по основной плоскости. • - недостаточно высока герметичность. Поэтому, трубы с такими соединениями целесообразно использовать, прежде всего, в нижних участках обсадных колонн, где прочность на растяжение не является серьезным лимитирующим фактором, а избыточное внутреннее давление сравнительно невелико Соединение обсадных труб • Треугольная резьба на концах трубы: • • снижение прочности на растяжение на 55– 70%; • • по виткам резьбового соединения образуется непрерывный канал, снижающий его герметичность. • Конусная трапецеидальная резьба: • • прочность резьбового соединения на 25–50 % выше по сравнению с треугольной резьбой. • (Применяется в муфтовых трубах ОТТМ1, ОТТГ1 и в безмуфтовых трубах типа ТБО-4 и ТБО-5). 4 ОТТГ – трубы обсадные с конической резьбой трапецеидального профиля и коническими уплотнительными поясками • Они снабжены конической резьбой трапецеидального профиля, такой же что и трубы ОТТМ. • ОТЛИЧИЕ • во-первых, наличием уплотнительных поверхностей - наружной у ниппельного конца трубы и внутренней - в серединной части муфты: • во-вторых, резьбовое соединение закрепляется до упора торца трубы в срединный выступ муфты. При таком закреплении соединения создается посадка по уплотнительным коническим поверхностям и по внутреннему и наружному диаметрам резьбы, точно фиксируется заданный диаметральный натяг (0,5 мм), устраняется зазор между соединяемыми деталями, чем достигается более высокая герметичность. Обеспечивают высокую герметичность соединения и предназначены для крепления скважин с пластовыми давлениями от 60 до 100 МПа. Соединение ОТТГ 5 Безмуфтовые трубы • • • • • • ТБО-4 (трубы безмуфтовые обсадные) утолщенные оба конца; на одном из концов нарезана наружная на другом - внутренняя коническая трапецеидальная резьба. В трубах ТБО-5 утолщен только один конец, на котором нарезана внутренняя резьба; на другом, неутолщенном конце имеется наружная резьба. Профиль и размеры трапецеидальных резьб на трубах ТБО такие же, как и на трубах ОТТМ. На концах труб ТБО так же, как и на трубах ОТТГ имеются гладкие конические уплотнительные поверхности. Соединения закрепляются до упора торцов. Трубы ТБО и ОТТГ можно соединять друг с другом без дополнительных переводников. Предельные отклонения по размерам и массе труб и муфт Гидроиспытания обсадных труб Условные обозначения труб по ГОСТ 632-80 • • • • • • • • • • • • Условное обозначение труб должно включать тип соединения (кроме труб с короткой треугольной резьбой), условный диаметр трубы, толщину стенки, группу прочности и обозначение настоящего стандарта. Условное обозначение муфт должно включать тип соединения (кроме муфт к трубам с короткой треугольной резьбой), условный диаметр трубы, группу прочности, вид муфты (для специальных муфт к трубам ОТТМ и ОТТГ) и обозначение настоящего стандарта. Примеры условных обозначений Трубы из стали группы прочности Д, с условным диаметром 245 мм, с толщиной стенки 10 мм и муфты к ним: 245×10 – Д ГОСТ 632–80 – для труб с короткой треугольной резьбой; 245–Д ГОСТ 632–80 – для муфт к этим трубам; ОТТМ–245×10–Д ГОСТ 632–80 – для труб с трапецеидальной резьбой; ОТТМ–245–Д ГОСТ 632–80 – для муфт нормальных к этим трубам; ОТТМ–245–Д–С ГОСТ 632–80 – для муфт специальных (с уменьшенным наружным диаметром) к этим трубам; Примечание: 1. При заказе труб ОТТМ и ОТТГ со специальными муфтами из стали последующих групп прочности в условном обозначении муфт указывается необходимая группа прочности детали. 2. Для труб и муфт исполнения А после обозначения стандарта ставится буква А. Трубы изготавливаемые по ТУ 1 Типа ОТТМ с уплотнительным противозадирным покрытием резьбы муфт (ТУ14-3-1417-86 и ТУ 143-1487-87) По ГОСТ 632-80 с узлом уплотнения из полимерного материала (ТУ 14-15711-98) Отличительной особенностью этих труб является нанесение на резьбу муфт противозадирного уплотнительного покрытия толщиной 29...30 и 30...50 мкм. Трубы обсадные типа ОТТМ с уплотнительным антизадирным покрытием резьбы муфт Покрытие обеспечивает улучшение свинчиваемости резьбового соединения, снижение на 10... 20% крутящего момента при сборке, исключение заедания в резьбе при сборке труб в заводских условиях и на скважине. При толщине покрытия 30...50 мкм происходит заполнение цинком имеющихся в резьбовом соединении конструктивных и технологических зазоров, что обеспечивает высокую герметичность соединения. Наличие покрытия повышенной толщины на резьбе муфт исключает трение пары "сталь по стали", вследствие чего возможно свинчивание - развинчивание соединения не менее 2 раз без нарушения его прочности и герметичности. Трубы обсадные по ГОСТ 632-80 с узлом уплотнения из полимерного материала Отличительной особенностью резьбового соединения является наличие в муфтах специальных проточек для размещения уплотнительных колец из полимерного материала. Насосно-компрессорные трубы - подъем из скважины на поверхность продукции (жидкости, газа, смесей жидкости и газа и т.п.); пласта - подача в скважину жидкости или газа (газлифтная эксплуатация, промыв-ка скважин, гидроразрыв пласта, кислотная и термокислотная обработка забоя, прогрев забоя скважин горячим паром); - подвеска оборудования; в скважине погружного скважинного - проведение исследовательских работ на скважине (спуск и подъем глубинных приборов, специального оборудования как внутри, так и снаружи колонны труб НКТ). Конструкции труб и муфт по ГОСТ 633-80 - гладкие; - гладкие высокогерметичные (типа НКМ); - с высаженными наружу концами (типа В); безмуфтовые с высаженными наружу концами (типа НКБ). Трубы гладкие, гладкие высокогерметичные (типа НКМ), с высаженными наружу концами (типа В) соединяются между собой муфтами, выпускаемыми соответственно для каждого типа труб. Гладкие трубы ослаблены нарезанной на их концах конической резьбой. Площадь поперечного сечения по резьбе труб примерно на 25% меньше площади сечения по телу трубы. Такие трубы являются «неравнопрочными». Трубы высокогерметичные (типа НКМ) относятся к гладким трубам, но имеют измененную конструкцию резьбового соединения. На конце резьбы труб (типа НКМ) имеется кольцевая проточка и обработанная поверхность торца трубы. В муфтах соответственно имеется торцевой выступ, в который упирается торец трубы при свинчивании. Использование такой резьбы позволяет повысить прочность резьбового со­единения до 85 - 90% от прочности тела трубы. Трубы с высаженными наружу концами имеют утолщение по концам трубы. Эти трубы имеют одинаковую прочность по телу и резьбовой части, и их принято называть «равнопрочными». Следует помнить, что внешний диаметр их муфт больше, чем труб с гладкими концами. Трубы безмуфтовые (типа НКБ), имеют высадку с двух концов. С одной стороны нарезается наружная, а с другой - внутренняя резьба. Трубы безмуфтовые, с высаженными наружу концами (типа НКБ), соединяются между собой непосредственным свинчиванием друг с другом, следовательно, один конец такой трубы имеет нип­пельную конструкцию, а другой - муфтовую. Диаметры насосно-компрессорных труб - гладкие - 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102, 114 мм; - гладкие НКМ - 60, 73, 89, 102, 114 мм; с высаженными наружу концами В - 27, 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102 ,114 мм; безмуфтовые с высаженными концами НКБ 73, 89, 102, 114 мм. 60, Качество и точность изготовления труб Стандарт предусматривает изготовление всех типов труб в двух исполнениях А и Б. Трубы всех типов исполнения изготавливаться длиной 10 м. отклонение  5%. Трубы всех типов исполнения изготавливаться двух групп длин: 1-я группа - от 5,5 до 8,5 м; 2-я группа - свыше 8,5 до 10 м. А должны Предельное Б должны Материал труб Трубы всех типов изготавливаются бесшовными из сталей следующих групп прочности Д, К, Е, Л, М, Р. Прочность материала труб возрастает от Д к Р. Трубы с высаженными наружу концами В и гладкие с условным диаметром 27,33,42,48 мм выпускаются групп прочности Д, К, Е (гладкие диаметром 60 мм только Д, К, Е). Все трубы с условным диаметром 60 мм и выше выпускаются групп прочности Д, К, Е, Л, М, Р. Значения крутящего момента для различных диаметров труб насосно-компрессорных отечественного производства Условный диаметр труб, мм Максимальный крутящий момент при свинчивании труб, Н*м Гладких Гладких и равнопрочных 60 1100 1100-1300 73 1500 1500-1800 89 2200 2200-2700 114 3200 3200-3900 0 , 05  0 ,10 Размеры резьбы труб гладких и с высаженными наружу концами и муфт к ним (В). Параметры резьбы Норма, число ниток на длине 25,4 мм 10 8 2,540 3,175 2,2 2,75 Высота профиля h1 1,412 1,810 Рабочая высота профиля h* 1,336 1,734 Шаг резьбы Р Высота исходного профиля Н Угол профиля  60 Угол наклона стороны профиля /2 301 Угол наклона  14724 Зазор z* 0,076 Конусность 2 tg  1:16 Радиус закругления: вершины профиля r 0,432+0,045 0,508+0,045 впадины профиля r1 0,356-0,045 0,432-0,045 Форма и размеры профиля резьбовых соединений труб гладких и с высаженными наружу концами и муфт к ним Резьбовое соединение труб НКМ Резьбовое соединение труб НКБ Норма Параметры резьбы Для труб НКМ с условным диаметром от 60 до 102 мм и Для труб НКМ с условным диаметром 114 мм и муфт к ним труб НКБ всех диаметров Шаг резьбы Р 4,232 5,080 наружная резьба 1,20+0,05 1,600,03 внутренняя резьба 1,30+0,05 1,600,03 Угол профиля * 33 13 профиля 1 31 31 2 301 101 0,30+0,05  профиля b* 1,659 2,29 b1* 1,600 2,29 2 23 09 1 47 24 1 12 1 16 Высота профиля h1 Угол наклона стороны Ширина фаски С Ширина вершины Угол наклона  Конусность 2 tg  Форма и размеры профиля резьбы труб гладких высокогерметичных /НКМ/ и безмуфтовых труб с высаженными наружу концами /НКБ/ Примеры условных обозначений: (трубы группы прочности Е, с условным диаметром 60 мм, с толщиной стенки 5 мм и муфты к ним): 60х5-Е ГОСТ 633-80 - для гладких труб; 60-Е ГОСТ 633-80 - для муфт гладких труб; В-60х5-Е ГОСТ 633-80 - для труб с высаженными наружу концами; В-60-Е ГОСТ 633-80 - для муфт к этим трубам; НКМ-60х5-Е ГОСТ 633-80 для гладких высокогерметичных труб; НКМ-6О-Е ГОСТ 633-80 - для муфт к этим трубам; НКМ-60х5-ТУК-Е ГОСТ 633-80 для гладких высокогерметичных труб с термоупрочненными концами. В условном обозначении труб и муфт исполнения А после обозначения стандарта ставится буква А. Например для гладкой трубы диаметром 60 мм, с толщиной стенки 5 мм группы прочности Е условное обозначение запишется в следующем виде: 60х5-Е ГОСТ 633-80 А. Характеристики труб по стандарту API 5 CT • Трубы, поставляемые по этому стандарту, могут быть бесшовными или электросварными; • Диаметры обсадных труб 114-508 мм. • В стандарт 5СТ вошли трубы из сталей 4-х групп. 1 группа — углеродистые стали Н-40, J-55, К-55, N-80 с минимальным пределом текучести от 276 до 552 МПа. 2 группа — коррозионно-стойкие стали С-90, С-95, L-80, Т-95 c минимальным пределом текучести от 552 до 655 МПа. 3 группа — высокопрочная сталь Р-110 с минимальным пределом текучести 758 МПа. 4 группа — высокопрочные стали для глубокого и сверхглубокого бурения Q-125 с минимальным пределом текучести — 862 МПа. Механические свойства сталей Механические свойства Группа прочности Н-40 J-55 N-80 L-90 C-90 C-95 T-95 P110 414 517 689 655 689 724 724 862 Временное сопротивление, не менее, МПа (кгс/мм2) Предел текучести, 276 МПа (кгс/мм2) Не менее Не более 552 Q125 931 379 552 552 651 655 655 758 862 552 758 655 724 758 758 965 1034 Длины труб обсадных и НКТ Соединения обсадных труб НКТ по стандарту API 5CT API предусмотрено изготовление насосно-компрес-сорных труб следующих типов – муфтовые и безмуфтовые, которые в свою очередь подразделяются по конструктивному исполнению • 1. муфтовые •  гладкие •  с высаженными наружу концами • 2. безмуфтовые •  с высаженными наружу концами •  с приварными замками •  с раструбом. • Безмуфтовое соединение труб, получившее название Интеграл, имеющее с одной стороны высадку для внутренней резьбы, а с другой - небольшое обжатие для наружной резьбы. Диаметры НКТ по API • Стандартами АНИ насосно-компрессорные трубы подразделяются по наружному диаметру тела трубы следующих размеров, в мм • 26,7 33,4 42,2 48,3 52,4 60,3 73,0 88,9 101,6 114,3. • Муфтовые гладкие и с высаженными наружу концами НКТ выпускаются с диаметром 26,7 33,4 42,2 48,3 60,3 73,0 88,9 101,6 114,3мм. • Безмуфтовые соединения Интеграл (рис. .3 и табл. .6) при­меняют на трубах диаметром 33,4 42,2 48,3 52,4м. • Безмуфтовые НКТ с приваренными замками используются для диаметров 26,7 33,4 42,2 48,3мм. 6 , 5  3, 5 Качество и точность изготовления труб Допуск на наружный диаметр трубы размером 114,3 мм ±0,86 мм, для труб остальных размеров ±0,79 мм. Допуск на толщину стенки - 12,5%. Допускаемые отклонения массы партии труб - 1,75%. Внутренний диаметр гладких труб, а также труб с высаженными наружу концами проверяют цилиндрической оправкой длиной 1070 мм. Диаметр оправки должен быть меньше номинального внутреннего диаметра трубы на 2,38 мм (для труб диаметром 73мм и менее) и на 3,18 мм - для труб диаметром 88,9 мм и более. По длине трубы изготовляют двух размеров: 6,10 - 7,32 и 8,53 - 9,75 м, причем в партии, составляющей груз железнодорожного вагона, трубы не должны отличатся по длине более чем на 0,61 м. Механические свойства сталей Группа Предел текучести Наименьший предел прочности прочности при растяжении т, МПа стали в, МПа Н-40 J-55 С-75 N-80 L-80 Р-105 280 380 520 560 550 730 420 520 660 700 655 840 Соединения НКТ по АРI Для стандартных муфтовых соединений насосно-компрессорных труб и безмуфтового соединения Интеграл используют резьбы с конусностью 1:16, углом профиля 60 и шагом 3,175 мм или 2,54 мм. Стандартное соединение гладких и с высаженными наружу концами насоснокомпрессорных труб по стандартам АНИ. Соединение Интеграл для насоснокомпрессорных труб по стандартам АНИ Упорная резьба Батресс • Наибольшее распространение получила упорная резьба с углом профиля 13, получившая название Батресс . • • • • • • • • • Фирма «Атлас Бредфорд» в своих конструкциях соединений для насосно-компрессорных труб использует коническую резьбу с упорным профилем, уплотнительные поверхности и для более надежной герметичности тефлоновые кольца, вставляемые в резьбовую часть соединения. Конструкции соединений IJ-3SS, (а) FL-4S (б)и TC-4S (в)для насосно-компрес-орных труб не отличаются от аналогичных соединений, обсадных труб. Безмуфтовое соединение IJ-3SS выполняется на трубах диаметром от 33,4 до 114,3мм с высаженными конца­ми. Прочность соединения на 5-20% больше прочности тела трубы. Безмуфтовое соединение FL-4S, выполненное в габаритах тела трубы, разработано для труб диаметром от 60,3 до 114,3 мм. Прочность соединения со­ставляет 45—65 от прочности по телу трубы. Муфтовое соединение TC-4S равнопрочно с гладкой трубой. Фирма выпускает трубы НКТ гладкое муфтовое соединение типа TC-4S диаметром 60,3 73,0 88,9 101,6 114,3мм безмуфтовое с высаженными наружу концами соединение типа IJ-3SS диаметром 33,4 42,2 48,3 60,3 73,0 88,9 101,6 114,3мм безмуфтовое с раструбом соединение типа FL-4S диаметром 60,3 73,0 88,9 101,6 114,3мм. Соединения фирмы «Хайдрил» • Фирма «Хайдрил» применяет для насосно-компрессорных труб безмуфтовые соединения с двухступенчатой цилиндрической резьбой FJ, cуперFJ, А-95 (рисунок, a), CS, РН-6 (рисунок , б). Соединение FJ выполнено в габаритах тела трубы, прочность соединения составляет 48-53% прочности тела трубы. Соединения ти­па А-95 используют для труб с высадкой несколько больше стандартной, прочность составляет  95%. • Три уплотнительные поверхности (упорные поверхности, образующие ступеньку в резьбе; конические поверхности с углом уклона 14° и скошенные под углом 30° упорные торцы) обеспечивают высокую герме­тичность соединений. По данным фирмы, соединения CS выдер­живали при испытании давление до 152 МПа. Соединения насосно-компрессорных труб фирмы «Хайдрил»: а – соединения FJ и А-95;б - соединения CS и РН-6. «Валурек» • Разработано высокогерметичное соединение VAM . Герметичность достигается специальной формой торца трубы 1 и внутреннего уступа в муфте 2, обра­зующих две конические уплотнительные поверхности: гладкий конический поясок 3 (К=1:10) и скошенный под углом 15° упорный торец 4. • В соединении применена упорная резьба типа Батресс. Соединение обеспечивает газогерметичность при больших растягивающих и изгибающих усилиях. Для контроля резьбы могут быть использованы калибры обсадных труб Батресс с соответствующей корректировкой натягов. На трубах из нержавею­щих высокохромистых сталей, а также хромомолибденовых спла­вов для предотвращения заеданий при свинчивании применяется соединение VAM AG с антизадирным покрытием. • Соединения VAM требуют бережного обращения, так как небольшое повреждение торца трубы может привести к потере герметичности Соединение VAM насосно-компрессорных труб «Валурек». Фирма «Маннесман» • Фирма «Маннесман» (Германия) изготовляет насоснокомпрессорные трубы с муфтовыми соединениями TDS , аналогичными по кон­струкции соединениям обсадных труб типа BDS. • Герметичность обеспечивается бочкооб­разной уплотнительной поверхностью на конце трубы, плотно вхо­дящей в цилиндрическую расточку муфты. В соединении BDS, так же как и для соединений VAM, применены скошенные под углом 15° упорные торцы и упорная резьба типа Батресс. Фирма выпускает трубы с нормальным или уменьшенным наружным диаметром муфты. • Трубы НКТ гладкие муфтовые соединения типа TDS выпускаются диаметром 60,3 73,0 88,9 101,6 114,3мм Соединение насосно-компрессорных труб TDS фирмы «Маннесман» I – цилиндрическая поверхность II – сферическая поверхность ГОСТ 53366-2009 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТРУБЫ СТАЛЬНЫЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КАЧЕСТВЕ ОБСАДНЫХ ИЛИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ДЛЯ СКВАЖИН В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ • • ГОСТ 53366-2009 (старый ГОСТ 632–80) Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ИСО "Нефтяная и газовая промышленность. Стальные трубы, применяемые в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб для скважин" в связи с необходимостью дополнения размеров, типов резьбовых соединений и групп прочности обсадных и насоснокомпрессорных труб, широко применяемых в российской нефтяной и газовой промышленности. Помимо обсадных и насоснокомпрессорных труб, настоящий стандарт распространяется на укороченны е трубы с резьбой, трубы без резьбы, трубы без резьбы для потайных обсадных колонн, трубные заготовки для муфт и соединительных деталей. Допускается изготовление т руб с резьбовыми соединениями, непредусмотренными настоящим станда ртом. ГОСТ Р 53366: основные отличия от API 5CT Структура и требования ГОСТ Р 53366 аналогична API Spec 5CT «Требования к обсадным и насосно-компрессорным трубам», при этом: 1. Исключены резьбовые соединения Экстрим-Лайн 2. Дополнены размеры обсадных труб 101,60мм; 146,10мм; 250,80мм; 323,90мм; 351,00мм; 377,00мм; 426,00 мм 3. Дополнены толщины стенок для насосно-компрессорных труб 4. Внесены дополнительные типы резьбовых соединений ОТТМ, ОТТГ, НКТ, НКТВ и НКМ (аналогичные соединениям по ГОСТ 632–80 и ГОСТ 633–80) 5. Внесены дополнительные группы прочности К72 и Q135, аналогичные группам прочности К и Р по ГОСТ 632–80 и ГОСТ 633–80 6. Изменены максимальные значения предела прочности и предела текучести для группы прочности С95, для учёта группы прочности Л по ГОСТ 632–80 и ГОСТ 633–80 ГОСТ53366-2009 • определяет: • номинальные размеры ОТ (наружный диаметр, внутренний диаметр, толщину стенки и массу) и допуски в отклонении размеров от номинальных; • массу труб; • конструкции резьбовых соединений; • механические характеристики материала труб (требования к свойствам и твердости при растяжении, удлинению при растяжении, прочности на ударный изгиб); • требования к испытаниям и контролю ОТ • и их маркировку. Общая характеристика обсадных труб по ГОСТ 53366-2009 • Трубы выпускаются диаметрами от 101,6 мм до 508 мм • Трубы каждого размера имеют различную толщину стенки (н-р, для труб диаметром 146 мм толщина стенки 6,5; 7,0; 7,7; 8,5; 9,5;10,7;12,7; 14,27; 15,88; 17,45; 19,05; 20,62; 22,22 мм). • Выпускаются трубы различной группы прочности: Н40; J55, K55; M65; L80, К72; C95; N80; C90,T95; P110; Q125; Q135. Четыре класса продукции, на которые распространяется ГОСТ 53366-2009, включают следующие группы прочности: • - класс 1 - группы прочности Н40, J55, K55, К72, N80; • - класс 2 - группы прочности М65, С90, R95, L80, T95; • - класс 3 - группу прочности Р110; - класс 4 - группы прочности Q125 и Q135. ГОСТ Р 53366: классы продукции - требования к механическим свойствам - нет требований к химическому составу - нет требований к термической обработке Н-40 J-55 Класс 1 K-55 К-72 N-80 (тип 1) N-80 (тип Q) M-65 L-80 (тип 1) L-80 9Сr Класс 2 L-80 13Cr C-90 (тип 1) C-90 (тип 2) С-95 Т-95 (тип 1) Т-95 (тип 2) Класс 3 Класс 4 Р-110 Q-125 (тип Q-125 (тип Q-125 (тип Q-125 (тип Q-135 1) 2) 3) 3) - требования к механическим свойствам - требования к химическому составу - требования к термической обработке - требования к ударной вязкости - требования к твёрдости - минимальная температура отпуска - требования к разбросу твёрдости по толщине стенки трубы - для L-80, С-90 и Т95 испытания на СКРН - требования к механическим свойствам - требования к термообработке - Требования к ударной вязкости - требования к механическим свойствам - требования к термообработке - требования к ударной вязкости История развития стандартов ГОСТ и API ГОСТ 632/633 Год 1936 1957 1964 1980 Группа прочности A С Д А С Д Ем Е Л М С Д Е Л М Р Д К Е Л М Р Т API 5CT σт, МПа min 250 320 380 250 320 380 500 550 650 750 320 380 550 650 750 950 379 490 552 655 768 930 1034 max Год 1930 1949 1967 552 1998, 2001, 758 862 965 1137 1241 2005 Группа прочности A B C D F-25 H-40 J-55 N-80 H-40 J-55 N-80 C-75 P-110 H-40 J-55 K-55 M-65 N/L-80 C-90 C/T-95 P-110 Q-125 σт, МПа min 211 276 316 386 175 276 379 562 276 379 552 527 758 276 379 379 448 552 621 655 758 862 max 552 758 633 965 552 552 552 586 758 794 758 965 1034 Виды резьб ОТ по ГОСТ 53366-2009 • - для соединения LC с удлиненной закругленной треугольной резьбой; - для соединения SC с короткой закругленной треугольной резьбой; - для упорного соединения ВС с трапецеидальной резьбой; - для соединения LC повышенной герметичности; - для соединения ОТТМ с трапецеидальной резьбой; - для соединения ОТТГ с трапецеидальной резьбой и узлом уплотнения "металл-металл". • Трубы могут быть без резьбы с высаженными или невысаженными концами, при этом они должны соответствовать всем требованиям настоящего стандарта Общая характеристика обсадных труб по ГОСТ 53366-2009 • ГОСТ 53366-2009 (старый ГОСТ 632–80 «Трубы обсадные и муфты к ним») • Изготавливаются обсадные трубы 21 диаметра - от 101,6; 114,1; 127,0; 139,7; 146,05; 168,28; 177,8; 193,68; 196,85; 219,08; 244,48; 250,80; 273,05; 323,85; 339,72; 351,0; 377,0; 406,4; 425,45; 473,08; 508,0 мм, длиной 9,5-13 м. Типы муфт выпускаемых по ГОСТ 53366-2009 • • • • • Обычные муфты Специальные муфты Комбинированные муфты Переходные муфты Муфты с уплотнительными кольцами Типы муфт выпускаемых по ГОСТ 53366-2009 • ОБЫЧНЫЕ МУФТЫ • Внутренняя и наружная кромки торцовой плоскости муфт должны быть скруглены или притуплены, при этом ширина торцовой плоскости муфты должна быть не менее указанного значения для того, чтобы оставшаяся ширина была достаточной для безопасного удержания трубы на элеваторе. Торцы муфт должны быть перпендикулярны к оси муфты. Типы муфт выпускаемых по ГОСТ 53366-2009 • СПЕЦИАЛЬНЫЕ МУФТЫ (классы 1, 2, 3) • • обсадные трубы для соединений ВС, ОТТМ, ОТТГ могут быть поставлены со специальными муфтами с уменьшенным наружным диаметром специальные муфты для обсадных труб для соединения ВС могут иметь на обоих концах специальную фаску под углом 10 град. Внутренняя и наружная кромки торцовой плоскости муфты должны быть скруглены или притуплены. Торцы (или поверхность притупления при выполнении фаски) муфт должны быть перпендикулярны к оси муфты. Типы муфт выпускаемых по ГОСТ 53366-2009 • • • • • КОМБИНИРОВАННЫЕ МУФТЫ имеют концы одних и тех же заданных размеров, применяются для соединения труб различных типов соединений. Минимальная длина и минимальный наружный диаметр комбинированных муфт должны быть достаточными для выполнения указанных типов соединений и размеров резьбы. ПЕРЕХОДНЫЕ МУФТЫ применяются для соединения труб различных наружных диаметров с резьбой для одинаковых или различных типов соединений. Минимальная длина и минимальный наружный диаметр переходных муфт должны быть достаточными для выполнения указанных типов соединений и размеров резьбы. МУФТЫ С УПЛОТНИТЕЛЬНЫМИ КОЛЬЦАМИ, соответствующими требованиям PSL-2 и PSL-3 (Product Specifi cation Level (PSL) уровень требований к продукту.) Первоначально это понятие было введено в стандарт API 5L, распространяющийся на нефтепроводные трубы. PSL1 - это комплекс требований, содержащихся в предыдущих редакциях стандарта API 5L, и соответствующий основным требованиям других аналогичных стандартов. В то же время требования, предъявляемые PSL2 – уже существенно жестче. Наши заводы сразу почувствовали разницу при производстве заказов по PSL1 и PSL2 – существенно увеличился уровень отсортировки и объем ремонта труб после проката. Виды муфт выпускаемых по ГОСТ 53366-2009 для различных типов соединений с ОТ • В соответствии с ГОСТ муфты для обсадных труб должны быть поставлены с одним из следующих видов отделки концов: - для соединений LC или SC с удлиненной или короткой закругленной треугольной резьбой - обычные муфты; - для упорного соединения ВС с трапецеидальной резьбой - обычные, специальные муфты или специальные муфты со специальной фаской; - для соединений ОТТГ или ОТТМ с трапецеидальной резьбой - обычные или специальные муфты. Обычные муфты для соединений LC, SC, ВС и ОТТГ могут быть поставлены с уплотнительными кольцами в соответствии с PSL Требования к муфтам • Муфты должны быть бесшовными, той же группы прочности и типа или выше, что и трубы, должны быть подвергнуты такой же термообработке, что и трубы. • Например: Трубы группы прочности Н40 должны быть поставлены с муфтами групп прочности Н40, J55, К55 или К72. • Трубы группы прочности J55 должны быть поставлены с муфтами групп прочности J55, К55 или К72 . • Трубы группы прочности К55 должны быть поставлены с муфтами групп прочности К55 или К72 . • Муфты 1,2,3 класса должны быть изготовлены из бесшовных трубных заготовок для муфт или горячекованных поковок и подвергнуты термообработке. • Муфты 4 класса групп прочности Q125 и Q135 должны быть изготовлены из бесшовных трубных заготовок для муфт в соответствии с теми же требованиями и правилами контроля качества, которые установлены настоящим стандартом для обсадных труб групп прочности Q125 и Q135. ГОСТ Р 53366: резьбовые соединения Резьбовые соединения по ГОСТ Р 51906 (аналог API Spec 5B) Для обсадных труб с короткой закругленной треугольной резьбой – SC Для обсадных труб с удлиненной закругленной треугольной резьбой – LC Для обсадных труб с трапецеидальной резьбой «Баттресс» – BС Для НКТ с закругленной треугольной резьбой – NU Для НКТ с высаженными наружу концами с закругленной треугольной резьбой – EU Резьбовые соединения по ГОСТ Р 53365 (взамен ГОСТ 632 и ГОСТ 633) Для обсадных труб с трапецеидальной резьбой – OTTM Для обсадных труб с трапецеидальной резьбой и узлом уплотнения «металлметалл» ОТТГ Для НКТ c закругленной треугольной резьбой – НКТ Для НКТ с высаженными наружу концами с закругленной треугольной резьбой – НКТВ Для НКТ с трапецеидальной резьбой и узлом уплотнения «металл-металл» – НКМ Другие резьбовые соединения Настоящий стандарт может быть применим к трубным изделиям с резьбовыми соединениями, не предусмотренными ГОСТ Р 51906 и ГОСТ Р 53365 Муфтовые резьбовые соединения• обсадных труб LC (с удлиненной резьбой закругленного треугольного профиля) • • Особенностью конструкции - посадка резьбы осуществляется по боковым сторонам треугольного профиля. Надлежащая герметичность соединения создается уплотнением в зазорах резьбовой смазки при свинчивании механическим способом с натягом. Соединение с удлиненной резьбой LC обладает большей герметичностью и сопротивляемостью растягивающим нагрузкам по сравнению с короткой резьбой SC. При правильном механическом свинчивании торец муфты перемещается до плоскости конца сбега резьбы на трубе. Используются в вертикальных скважинах с высокими растягивающими нагрузками Муфтовые резьбовые соединения • обсадных труб SC (с короткой резьбой закругленного треугольного профиля) • • Особенностью конструкции обсадных труб с резьбой закругленного (треугольного) профиля является то, что посадка резьбы осуществляется по боковым сторонам треугольного профиля. Надлежащая герметичность соединения создается уплотнением в зазорах резьбовой смазки при свинчивании механическим способом. Профиль, шаг и конусность аналогичны LC Используются в вертикальных скважинах с невысокими растягивающими нагрузками • • • • • Муфтовые резьбовые соединения обсадных труб для упорного соединения ВС с трапециидальной резьбой Имеют трапецеидальную резьбу упорного типа с шагом 5,08 мм, конусностью 1:16, рабочей высотой профиля 1,468 мм на ниппеле и 1,681 мм на муфтовой части резьбы. Закладная сторона, воспринимающая нагрузку в момент посадки ниппеля трубы в муфтовую часть, а также работающая на сжатие выполнена под углом 10°, что обеспечивает мягкую посадку трубы и позволяет легко начать процесс сборки резьбового соединения даже при небольших перекосах оси Опорная сторона профиля, воспринимающая нагрузку на растяжение имеет угол 3°. Посадка (натяг) резьбы осуществляется по внутреннему диаметру резьбы, кроме того, для увеличения жесткости муфтового конца предусмотрена посадка по срезанным вершинам профиля резьбы на участке от начала сбега резьбы ниппельного конца до упорного уступа. Обладает высокой сопротивляемостью растягивающим нагрузкам за счет снижения риска выхода резьбы трубы из зацепления с резьбой муфты Используется в вертикальных нефтяных, газовых, газоконденсатных скважинах Трубы с упорной резьбой – Battres/OTTM Профиль резьбы ОТТМ имеет вид неравнобедренной трапеции с шагом 5,08мм и конусностью 1:16. Закладная сторона, воспринимающая нагрузку в момент посадки трубы в муфту, а также работающая на сжатие выполнена под углом 10°, обеспечивает легкую посадку трубы в муфту и уменьшает заедание резьбы. Опорная сторона профиля, воспринимающая нагрузку на растяжение имеет угол 3°. Герметичность обеспечивается давлением резьбоуплотнительной смазки в конструкционных зазорах профиля резьбового соединения. По требованию потребителя допускается изготовление резьбового соединения с фторопластовым уплотнительным кольцом в муфте, что обеспечивает дополнительный узел герметичности. Трубы с конической резьбой трапецеидального профиля и муфты к ним ОТТМ Соединение с трапецеидальной резьбой, обеспечивает хорошую свинчиваемость без перекосов и заеданий, уменьшается число оборотов при свинчивании. Соединение обеспечивает высокую прочность при действии растягивающих нагрузок (на 25-50 % выше чем у труб с треугольной резьбой) НЕДОСТАТКИ ОТТМ • -прочность муфтового соединения составляет от 55 до 70 % прочности по телу ненарезанного участка трубы, наиболее слабым является сечение по основной плоскости. • - недостаточно высока герметичность (по виткам резьбового соединения образуется непрерывный канал, снижающий его герметичность). • Поэтому, трубы с такими соединениями целесообразно использовать, прежде всего, в нижних участках обсадных колонн, где прочность на растяжение не является серьезным лимитирующим фактором, а избыточное внутреннее давление сравнительно невелико ОТТГ – трубы обсадные с конической резьбой трапецеидального профиля и узлом уплотнения «металл-металл» • ОТЛИЧИЕ во-первых, наличием уплотнительных поверхностей - наружной у ниппельного конца трубы и внутренней - в серединной части муфты: Предназначены для крепления скважин с пластовыми во-вторых, резьбовое соединение давлениями от 60 до 100 МПа и преимущественно для закрепляется до упора торца трубы в газовых скважин срединный выступ муфты. Трубы с упорной резьбой и уплотнением – ОТТГ Особенностью конструкции обсадных труб с резьбовым соединением ОТТГ является повышенная герметичность плюс высокая сопротивляемость резьбового соединения растягивающим нагрузкам. Профиль резьбы ОТТГ имеет вид неравнобедренной трапеции с шагом 5,08мм и конусностью 1:16. Закладная сторона, воспринимающая нагрузку в момент посадки трубы в муфту, а также работающая на сжатие выполнена под углом 10°, обеспечивает легкую посадку трубы в муфту и уменьшает заедание резьбы. Опорная сторона профиля, воспринимающая нагрузку на растяжение имеет угол 3°, что снижает риск выхода резьбы трубы из зацепления с резьбой муфты при значительном растяжении и изгибе. Газогерметичность соединения обеспечивается специальными коническими уплотнительными поверхностями, расположенными за резьбой со стороны меньших диаметров резьбовых конусов и сопригаемых между собой с натягом. Трубы изготавливаемые по ТУ 1 Типа ОТТМ с уплотнительным противозадирным покрытием резьбы муфт (ТУ14-3-1417-86 и ТУ 143-1487-87) Отличительной особенностью этих труб является нанесение на резьбу муфт противозадирного уплотнительного покрытия толщиной 29...30 и 30...50 мкм. Трубы обсадные типа ОТТМ с уплотнительным антизадирным покрытием резьбы муфт Покрытие обеспечивает -улучшение свинчиваемости резьбового соединения, -снижение на 10-20% крутящего момента -исключение заедания в резьбе при сборке труб При толщине покрытия 30...50 мкм происходит заполнение цинком имеющихся в резьбовом соединении конструктивных и технологических зазоров, что обеспечивает высокую герметичность соединения. Наличие покрытия повышенной толщины на резьбе муфт исключает трение пары "сталь по стали", вследствие чего возможно свинчивание развинчивание соединения не менее 2 раз без нарушения его прочности и герметичности. 2 Гладкие безмуфтовые с резьбой ОГ1М (тип ОГ1М по ТУ 14-3-714-78) Безмуфтовые трубы ОГ1М с постоянной по длине толщиной стенок снабжены на одном конце наружной, а на другом внутренней конической резьбой трапецеидального профиля. Закладная сторона, воспринимающая нагрузку в момент посадки ниппеля трубы в муфтовую часть, а также работающая на сжатие выполнена под углом 30°, что обеспечивает мягкую посадку трубы и позволяет легко начать процесс сборки резьбового соединения даже при небольших перекосах оси Опорная сторона профиля, воспринимающая нагрузку на растяжение имеет угол 3°. Посадка (натяг) резьбы осуществляется по внутреннему диаметру резьбы, кроме того, для увеличения жесткости муфтового конца предусмотрена посадка по срезанным вершинам профиля резьбы на участке от начала сбега резьбы ниппельного конца до упорного уступа. Предназначены для спуска в скважину в качестве потайных колонн (хвостовиков), но могут быть использованы и для эксплуатационных колонн в скважинах со стесненными условиями. Герметичность обеспечивается давлением резьбоуплотнительной смазки в конструкционных зазорах профиля резьбового соединения. 3 ОТ муфтовые с упорной конической резьбой трапецеидального профиля «Баттресс» «Buttress» (ТУ 14-162-13-95 и ТУ 14-3Р-29-2000) • Особенностью конструкции обсадных труб с резьбой «Баттресс» является высокая сопротивляемость резьбового соединения растягивающим нагрузкам. • Эксплуатационные характеристики труб с резьбой "Батресс" аналогичны трубам ОТТМ по ГОСТ 53366-2009. Резьбы "Батресс" и ОТТМ не взаимозаменяемы из-за различной длины. Обсадные трубы «Баттресс» • • Профиль резьбы «Баттресс» имеет вид неравнобедренной трапеции с шагом 5,08 мм и конусностью 1:16. Закладная сторона, воспринимающая нагрузку в момент посадки трубы в муфту, а также работающая на сжатие, выполнена под углом 10°, что обеспечивает легкую посадку трубы в муфту и уменьшает заедание резьбы. Опорная сторона профиля, воспринимающая нагрузку на растяжение имеет угол 3°, что снижает риск выхода резьбы трубы из зацепления с резьбой муфты при значительном растяжении и изгибе. Герметичность обеспечивается давлением резьбоуплотнительной смазки в конструкционных зазорах профиля резьбового соединения. По требованию потребителя допускается изготовление резьбового соединения с фторопластовым уплотнительным кольцом в муфте. Высокогерметичное муфтовое резьбовое соединение обсадных труб ТМК PF ET • • 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. Конструкционная схема соединения обсадных труб «ТМК FMC» Основные особенности конструкции:  Профиль резьбы трапецеидальный упорный  Уплотнение типа «метал-метал», включающее радиальные уплотнительные и упорные поверхности (конус-конус), обеспечивает дополнительную герметичность соединения Предназначено для крепления вертикальных и наклонно – направленных скважин нефтяных, газовых, газоконденсатных месторождений Выпускается в сортаменте 114-340мм Конструкционная схема соединения обсадных труб «ТМК GF» Основные особенности конструкции:  Уплотнение типа «метал-метал», включающее радиальные уплотнительные (сфераконус) и упорные поверхности (конус-конус), обеспечивает герметичность соединения  Профиль резьбы с отрицательным углом по сопротивляемость соединения изгибу и растяжению опорной грани повышает  Значительный угол закладной грани резьбы, конструктивный зазор по внутреннему диаметру резьбы улучшают свинчиваемость резьбового соединения Предназначено для крепления горизонтальных и наклонно – направленных скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений с интенсивностью искривления ствола скважины до 40 на 30 м Выпускается в сортаменте 114-340мм Конструкционная схема соединения обсадных труб «ТМК PF» и «ТМК PF ET» Трапециидальная резьба Конусность 1:16. Шаг 5,08 мм. Угол опорной грани -4. Угол закладной грани +24. Эффективность на сжатие 100% Эффективность на растяжение и внутреннее и внешнее давление 100% Изгиб до 400 на 30 метров Глубокая лёгкая посадка соединения, лёгкое свинчивание без риска перекоса резьбы Высокогерметичное муфтовое резьбовое соединение обсадных труб ТМК PF ET (ТМК –трубная металлургическая компания) • •-для крепления наклонно-направленных, горизонтальных скважин нефтяных и газовых месторождений при повышенных изгибающих, сжимающих нагрузках, избыточном крутящем моменте, для хвостовиков при бурении в условиях вращения с высоким крутящим моментом. Герметичность соединения обеспечивается узлом уплотнения «металл-металл», состоящим из радиального уплотнения и упора. • Радиальное уплотнение состоит из конической поверхности 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. • Резьбовое соединение ПРЕМИУМ класса Конструкционная схема соединения обсадных труб «ТМК PF» и «ТМК PF ET» Уплотнение металл- металл (конус-конус) позитивный угол ограничения свинчивания TMK PF TMK PF ET Увеличенная толщина упорного торца за счёт формоизменения трубы обеспечивает дополнительный момент вращения Увеличение максимального момента вращения достигает 30% Конструкционная схема соединения насосно-компрессорных труб «ТМК PF» Трапециидальная резьба Конусность 1:16. Шаг 4,233 мм Угол опорной грани -0 Угол закладной грани +18. Эффективность на сжатие 80% Эффективность на растяжение и внутреннее и внешнее давление 100% Изгиб до 400 на 30 метров Глубокая лёгкая посадка соединения, лёгкое свинчивание без риска перекоса резьбы Конструкционная схема соединения насосно-компрессорных труб «ТМК PF» Уплотнение металл- металл (конус-конус) позитивный угол ограничения свинчивания Специальная «антивандальная» конструкция, уплотнения Новое резьбовое соединение обсадных труб ТМК CWB Резьбовое соединения с повышенными эксплуатационными характеристиками, предназначено для бурения обсадной колонной и крепления скважин нефтяных и газовых месторождений. Уникальная конструкция соединения “ТМК CWB”:  эффективность соединения на растяжение 100%;  эффективность соединения на сжатие 80%;  эффективность соединения на изгиб 100%;  повышенная сопротивляемость крутящему моменту;  обеспечение внутренней равнопроходности;  простота свинчивания “до упора” и фиксация заданного натяга;  возможность многократного свинчивания без потери свойств. Область применения:  Бурение на обсадной колонне;  Добыча сланцевого газа;  Добыча высоковязкой нефти Типоразмеры:  244,48 ÷ 339,73 мм (9 5/8 ÷ 13 3/8 in) Характеристики резьбового соединения TMK-CWB Трапециидальная упорная коническая резьба Баттрес с конусностью 1:16 Шаг резьбы 5,08 мм. Угол опорной грани профиля +3⁰. Угол закладной грани профиля +10 ⁰. Резьба обеспечивает герметичность соединения. Конструкционная схема соединения насосно-компрессорных труб «ТМК FMT» Основные особенности конструкции:  Уплотнение типа «метал-метал», включающее радиальные уплотнительные (конус-конус) и упорные поверхности (конус-конус), обеспечивает герметичность соединения при многократном свинчивании - развинчивании  Профиль резьбы трапецеидальный, упорный обеспечивает многократную сборку резьбового соединения  Удлинённая муфта обеспечивает работоспособность резьбового соединения при действии изгибающих нагрузок Предназначено для использования в вертикальных и наклонно направленных скважинах нефтяных и газовых месторождений Выпускается в сортаменте 60-114мм – Безмуфтовые резьбовые соединения ULTRA FJ - равнопроходное соединение - от 60 до 340мм - целевое назначение: хвостовики обсадных колонн, обсаживание вторых стволов, бурение хвостовиком ULTRA SF - полуравнопроходное соединение - от 114 до 340мм - целевое назначение: высокопрочные безмуфтовые колонны, хвостовики обсадных колонн, обсаживание вторых стволов, бурение хвостовиком, экспандированные трубы ULTRA Flush And Semi Flush Соединения ULTRA-SF ULTRA-FJ Сравнение: 5-1/2 x 23# Flush Joint Сравнение: 5-1/2 x 23# Semi-Flush Соединение Растяжение Сжатие Соединение Растяжение Сжатие HD-L 56.8% 56.8% Hydril 521 76.5% 89.6% VAM FJL 63.7% 26.0% Hydril 513 65.0% 79.0% STL 63.9% 38.3% VAM SLIJ 74.8% 52.0% ULTRA-FJ 69.0% 71.1% ULTRA-SF 91.6% 95.0% Сортамент безмуфтовых труб от 60мм до 340мм Характерные особенности Профиль резьбы полного контакта обеспечивает: - Высокая нагрузка соединения на растяжение и сжатие - Возможность вращения колонны - Минимальное количество оборотов при свинчивании - Исключение выскакивания соединения при изгибе - Возможность многократного использования Полный профиль Выходной профиль Резьбы Заходной профиль Увеличение нагрузок на резьбу Классическая форма равнопроходной резьбы Опасное сечение Опасное сечение Увеличена нагрузка за счёт увеличения площади опасного сечения Форма резьбы ULTRA Увеличена площадь опасного сечения Увеличена площадь опасного сечения Сравнение: 5-1/2 x 23# Semi-Flush Соединение Растяжение Сжатие Hydril 521 76.5% 89.6% Hydril 513 65.0% 79.0% VAM SLIJ 74.8% 52.0% ULTRA-SF 91.6% 95.0% Уплотнение металл-металл Уникальное двойное уплотнение металлметалл: - обеспечение герметичности; - упор, предотвращающий «перекрут» соединения Уплотнение металл-металл ULTRA – SF 5 ½” 23# P-110 Соединение перекручено моментом 59000 Нм Соединение шаблонировано оправкой по API Соединение не потеряло герметичность Соединения НКТ Трубы насосно компрессорные выпускаются диаметрами 26,67 мм-114 мм Профиль закругленной треугольной резьбы НКТ и НКТВ Геометрические размеры резьбы НКТ и НКТВ Профиль трапецеидальной резьбы НКМ Характеристика резьбы НКМ Тема 2. Назначение, конструктивные особенности соединений класса «Премиум» Высокогерметичное муфтовое резьбовое соединение насоснокомпрессорных труб «TMK FMT» Соединение предназначено для использования в вертикальных и наклоннонаправленных скважинах нефтяных и газовых месторождений. Соединение имеет высокую сопротивляемость растягивающим, изгибающим, сжимающим нагрузкам, избыточному крутящему моменту. Контроль свинчивания осуществляется по величине крутящего момента, меткам визуализации свинчивания и положению треугольного знака относительно торца муфты. Правильно собранное соединение считается, когда величина крутящего момента и форма диаграммы соответствует требованиям НТД, метка визуализации на муфте находится между меткой соответствующей минимальному докреплению и меткой соответствующей максимальному докреплению на трубе, при этом торец муфты совпадает с основанием треугольного знака с точностью ±0,5мм. 112 Тема 2. Назначение, конструктивные особенности соединений класса «Премиум» Соединение обладает возможностью многократной сборки без потери работоспособности . Герметичность обеспечивается узлом уплотнения «металл-металл», которое включает радиальное уплотнение и упор. Радиальное уплотнение, состоящее из соответствующих коротких конических поверхностей трубы и муфты, позволяет проводить многократную разборку резьбового соединения без повреждения уплотнительных поверхностей за счет быстрого входа и выхода в зоне контакта. Упор, состоящий из соответствующих конических поверхностей трубы и муфты, обеспечивает дополнительную герметичность и защищает соединение от чрезмерного момента свинчивания и сжатия. Зазор по наружному диаметру резьбы обеспечивает легкую свинчиваемость соединения . 113 Основные требования предъявляемые к заготовке . Для получения необходимых геометрических параметров резьбового соединения, к заготовке предъявляются определённые требования по следующим критериям: минимальный максимальный наружный диаметр, внутренний диаметр труб, овальность, разностенность, общая кривизна труб, кривизна концов на длине 1м. Наружный диаметр заготовки должен обеспечивать необходимую длину резьбы с полным профилем и соответствовать требованиям нормативной документации. Внутренний диаметр труб должен обеспечивать внутреннюю расточку и соответствовать требованиям нормативной документации. При необходимости производят формоизменение концов труб. Формоизменение – обжим концов труб с целью получения необходимых параметров внутренней расточки. Овальность – разность наибольшего и наименьшего диаметров, измеряемых в одном поперечном сечении. Разностенность - разность наибольшей и наименьшей толщины стенки. 114 Тема 4. Основные размеры и технические требования, предъявляемые к соединениям Основным нормативным документом, по которому изготавливаются резьбовые соединения класса «Премиум», является СТО ТМК (Стандарт организации) на каждый вид соединения и другая нормативная и конструкторская документация передаваемая ООО «ТМК-Премиум Сервис» лицензиатам. В СТО и КД изложены технические требования, предъявляемые к резьбовому соединению: геометрические параметры, правила приёмки, а так же требования по сборке резьбового соединения у производителя. Геометрические параметры концевого участка труб (наружный диаметр, толщина стенки, разностенность, овальность, кривизна) должны обеспечивать необходимые требования к качеству выполнения резьбы и внутренней расточке труб. На внутренней расточке труб допускается участки необработанной поверхности, не выводящие значения диаметра внутренней цилиндрической расточки за предельные отклонения. В пределах минимальной длины резьбы труб и муфт с полным профилем не должно быть видимых задиров, надрезов, вмятин, глубоких рисок и любых других дефектов, которые нарушают непрерывность витков и могут вызвать отслоение защитного покрытия. Допускаются неглубокие риски, царапины и неровности, которые не влияют на непрерывность поверхности резьбы. Допускается тонкий ручной ремонт резьбовых поверхностей. 115 Тема 4. Основные размеры и технические требования, предъявляемые к соединениям На участке резьбы труб с неполным профилем допускаются дефекты. Глубина дефектов не должна выходить за коническую поверхность впадин или не превышать 12,5% от номинальной толщины стенки труб (измеренной от наружной поверхности резьбы). На участке от торца трубы до основной плоскости допускаются витки с черновинами по вершинам профиля : - участок 1 - участок резьбы длиной 10,16 мм, на котором допускаются витки резьбы с черновинами по вершинам на всей протяженности витка; - участок 2 - участок резьбы длиной 10,16 мм, на котором допускаются витки резьбы 116 с черновинами по вершинам протяженностью не более 25% длины витка резьбы. Тема 4. Основные размеры и технические требования, предъявляемые к соединениям. 4.1 Основные контролируемые параметры резьбового соединения(ниппельная часть) Высота профиля резьбы - расстояние в направлении, перпендикулярном к оси резьбы, между двумя параллельными прямыми касательными к вершинам и впадинам профиля. Шаг резьбы - это расстояние между двумя одинаковыми точками профиля резьбы. Конусность резьбы - разность диаметров резьбы в двух сечениях, перпендикулярных к оси, отнесённая к расстоянию между этими сечениями. Наружный диаметр резьбы - диаметр воображаемого соосного с резьбой конуса, образующая которого пересекает профиль резьбы по вершинам для наружной резьбы, по впадине для внутренней резьбы. Внутренний диаметр резьбы - диаметр воображаемого соосного с резьбой конуса, образующая которого пересекает профиль резьбы по впадинам для наружной резьбы, по вершинам для внутренней резьбы. Отклонение от прямолинейности профиля резьбы определяют на микроскопе по отливке. Линии вершин и впадин резьбы должны быть прямолинейны и лежать на одной образующей. Основная плоскость - расчетное сечение, перпендикулярное к оси резьбы, расположенное на заданном расстоянии от базы конуса. В основной плоскости задаются основные расчетные диаметральные размеры. 117 Тема 4. Основные размеры и технические требования, предъявляемые к соединениям. 4.1 Основные контролируемые параметры резьбового соединения(ниппельная часть) 118 Тема 4. Основные размеры и технические требования, предъявляемые к соединениям. 4.1 Основные контролируемые параметры резьбового соединения(ниппельная часть) 119 Тема 6. Механическая обработка труб и муфт. Директивный технологический процесс механической обработки муфт класса «Премиум» с резьбовыми соединениями «TMK GF», «TMK PF», «TMK PF ET», «TMK FMT» ВАЖНО!!!! Наружная поверхность муфт для всех соединений класса «Премиум» подлежит обязательной механической обработке точением. Обработанная точением наружная поверхность муфт является базой для проведения последующей механической обработки. При отсутствии наружной обработки муфты нарушатся соосность резьбы и радиального уплотнения с её наружным диаметром. Подрезать торец предварительно. Расточить внутреннюю фаску окончательно. Расточить конус резьбовой с припуском под нарезку резьбы. Расточить цилиндр предварительно. Расточить уплотнительную расточку предварительно. Подрезать упорный уступ предварительно. 120 Расточить внутренний диаметр окончательно Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 • Трубы, изготавливаемые по ГОСТ533662009, должны быть бесшовными или электросварными • Муфты должны быть изготовлены из бесшовных труб ил и горячекованых поковок. • Бесшовные трубы должны быть изготовлены из заготово к, полученных способом непрерывной разливки стали. Для изготовления труб должны бытьисп ользованы непрерывнолитые заготовки или горячекатаные непрерывнолитые заготовки. • Изделия должны быть термообработаны в соответстви и с документированной процедурой, для конкретной групп ы прочности и вида изделия или указано в заказе на поставку. Методы испытаний ОТ по ГОСТ 53366-2009 ГОСТом устанавливаются следующие испытания обсадных труб • Испытание на ударный изгиб • Контроль твердости • Визуальный контроль состояния поверхности (не должно быть окалины) • Испытание на стойкость к сульфидному растрескиванию • Испытание на сжатие • Испытание на сплющивание • Испытание на герметичность Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 • Размеры, масса и толщина стенки Трубы должны поставлять наружным диаметром и толщиной стенки, приведенными в стандарте. По согласованию между потребителем и изготовителем трубы могут быть поставлены другими наружными диаметрами и другой толщиной стенки. Предельное минусовое отклонение толщины стенки труб не должно превышать 12,5 % номинальной толщины стенки. Предельное плюсовое отклонение толщины стенки должно быть ограничено допустимыми отклонениями массы. Допустимые отклонения массы не должны превышать: • % - для отдельной трубы; Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 • Диаметр Точность измерения диаметра должна составлять один десятичный знак после запятой для наружных диаметров более 168,28 мм. • В настоящем стандарте наружные диаметры более 168,28 мм указаны с двумя десятичными знаками после запятой в целях проектирования и обес печения взаимозаменяемости. • Наружный диаметр трубы не должен быть в пределах отклонений, указанны х в стандарте • Предельные отклонения наружного диаметра трубы не должны превыша ть: • ±0,79 мм - при наружном диаметре менее 114,30 мм; • %номинального наружного диаметра при наружном диаметре 114,30 мм и более. . Предельные отклонения внутреннего диаметра должны быть ограничены пре дельными отклонениями наружного диаметра и массы. Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 Для стыкованных обсадных труб Если это указано в заказе на поставку, обсадные трубы для соединений SC и LC могут быть поставлены стыкованными (соединенными для получения стан дартнойдлины из двух отрезков) в объеме не более 5 % заказа, но ни одна из стыкованных труб не должна быть короче 1,52 м. • Наружный грат на обсадных трубах, изготовленных способом электросварк и, должен быть удален вровень с поверхностью. • Изготовитель должен сделать все возможное, чтобы на внутренней поверх ности шва обсадных и насоснокомпрессорных труб, изготовленных способом электросварки: • a) сварной грат был удален насколько возможно вровень с поверхностью; • b) не было острых кромок от исходного сварного грата. Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 Обсадные трубы должны быть прямыми. Если между концами трубы туго натянуть струну, стрела прогиба на расстоянии одной трети длины трубы от каждого из ее концов не должна превышать 1,3 мм на каждый метр длины этого участка: посередине трубы прогиб не должен превышать 1/2000 ее длины. Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 • Трубы и муфты к ним, как правило, должны изготовлять из стали одинаковой группы прочности или последующей группы прочности • Для улучшения свинчивания на поверхность рез ьбы и уплотнительных поверхностей муфты должно быть нанесено покрытие. Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 • Навинчивание муфт и защита резьбы • • • • Муфты для обсадных труб должны быть навинчены на трубы механиче ским способом на муфтонаверточном станке, навинчены вручную или поставлены отдельно (по согласованию с заказчиком) Смазка для резьбы перед свинчиванием должна быть нанесена на всю поверхность соединяемого участка резьбы муфты или трубы. Если трубы поставляют с резьбой, но без муфт, то оба конца трубы долж ны быть снабжены предохранителями резьбы. Все открытые участки резьбы должны быть покрыты смазкой. На открытых участках резьбы о бычная смазка может быть заменена консервационной смазкой другого цвета. Смазка должны быть нанесена на чистую поверхность, очищенную от влаги или остатков смазочноохлаждающей жидкости. Цель ручного свинчивания с муфтами облегчить развинчивание муфт для очистки и контроля резьбы и нанесения свежей смазки перед применением труб. Требования к обсадным трубам по ГОСТ 53366-2009 • все обсадные трубы диаметром 219 мм и менее и 50 % труб большего диаметра после навинчивания и закрепления муфт должны на заводе подвергаться испытанию гидравлическим давлением (опрессовка) не менее 5 с. • Давление опрессовки рассчитывают так, чтобы эквивалентное напряжение на внутренней поверхности составляло в трубах не более 80 %, от предела текучести материала (кроме труб Q125 и Q135) • Неспособность труб выдержать такое гидростатическое давление без утечки является основанием для отбраковки. Требования к обсадным трубам Трубы, при испытании которых обнаружена течь или потение в стенке, не разрешается отгружать потребителю. Если обнаружена течь в резьбовом соединении, соединение должно быть забраковано, а на трубе нарезана новая резьба. После нарезки резьбы обязательно проводится повторная опрессовка. Контроль размеров ОТ по ГОСТ53366-2009 • ВИЗУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ • НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ Трубы должны быть подвергнуты контролю для выявления продольных и поперечных несовершенств на наружной и внутренней поверхностях минимум, одним из следующих методов: • a) ультразвуковым методом ; • b) методом рассеяния магнитного потока; • c) методом вихревых токов в концентрической катушке . Маркировка труб по ГОСТ53366-2009 • На обсадных и трубах для потайных обсадных колонн наружным диаметром 42,16 мм и более маркировка должна быть нанесена на наружную поверхность каждой трубы в пределах приблизительно 0,3 м от муфты или от любого торца трубы при поставке труб без резьбы или с ненавинченными муфтами. • Маркировка клеймением на трубах наружным диаметром менее 42,16 мм может быть заменена маркировкой, нанесенной на металлический ярлык, прикрепленный к каждой трубе или к пакету насосно-компрессорных труб. На обсадных трубах всех размеров и групп прочности для соединения ВС и на обсадных трубах для соединений SC и LC наружным диаметром 406,40 мм и более групп прочности Н40, J55, K55 и М65 на наружной поверхности обоих концов каждой трубы клеймением должен быть нанесен треугольный знак. По согласованию между изготовителем и потребителем треугольный знак может быть заменен поперечной белой полосой шириной 10 мм и длиной 76 мм, нанесенной краской. На обсадных трубах для соединения ВС для того, чтобы облегчить поиск треугольного знака или поперечной белой полосы, рядом с ними на свободном от муфты концетрубы должна быть нанесена краской продольная белая полоса шириной 25 мм и длиной 610 мм, а на конце трубы с муфтой - продольная белая полоса шириной 25мм и длиной 100 мм. Маркировка труб по ГОСТ53366-2009 (пример) • • • • • • • • Маркировка обсадной трубы с резьбой и муфтой, изготовленной по ГОСТ Р 53366-2009, в третьем квартале 2009 г. (93), наружным диаметром 244,48 мм, толщиной стенки 13,84 мм, группы прочности Р110 (Р), электросварной (Е), с учетом дополнительных требований SR11 и SR16, с поглощенной энергиейне менее 30 Дж и испытанием при минус 18°С (S16 30-18С), испытанной давлением 69 МПа (Р69), для резьбового соединения ВС (ВС), проконтролированной альтернативной оправкой диаметром 215,9 мм (DA215,9). Маркировка навинченной муфты, изготовленной по ГОСТ Р 53366-2009, в третьем квартале2009 г. (93), с оловянным покрытием (Т). Требования Правил безопасности к проверке состояния ОТ • ПБ.123. Периодичность и способы проверки состояния ОК и колонных головок по мере их естественного износа или аварийного разрушения (смятие, разрыв и другие деформации) и необходимые мероприятия по обеспечению безопасности производства буровых работ и эксплуатации скважины устанавливаются рабочим проектом или иной документацией, содержащей аналогичные требования. Конструкция обсадной колонны ОК собирают из ОТ одного номинального размера (одноразмерная колонна) либо нескольких номинальных размеров (комбинированная колонна). Трубы подбирают в секции в согласно результатам прочностного расчета. Выбор обсадных труб при проектировании конструкции ОК • 121. Выбор обсадных труб и расчет обсадных колонн на прочность проводятся с учетом: • максимальных ожидаемых избыточных наружных и внутренних давлений при полном замещении бурового раствора (жидкости глушения) пластовым флюидом или газожидкостной смесью; • снижения гидростатического уровня в процессе освоения или при механизированной добыче; • нагрузок, возникающих в результате пространственного искривления ствола скважины; • осевых нагрузок на трубы и агрессивности флюида на стадиях производства буровых работ и эксплуатации скважины. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОК 1. Спуск ОК (в процессе спуска обсадная колонна периодически подвешивается в клиновом захвате для наращивания очередной трубы, проводятся промежуточные промывки заколонного пространства, долив колонны с не заполняющимся обратным клапаном, расхаживание и вращение колонны в местах посадок):  осевое растяжение под действием собственного веса, при расхаживании за счёт сил инерции и трения, от внутреннего гидродинамического давления при промывках;  осевое сжатие (за счёт выталкивающей силы и веса колонны при посадках);  радиальное смятие (клиновой захват, наружное избыточное давление при незаполненной колонне);  кручение (при свинчивании труб и вращении колонны);  радиальное растяжение за счёт внутренних избыточных гидростатических давлений и гидродинамических давлений (при промывках);  изгиб (за счёт профиля, веса колонны при посадках и за счёт выталкивающей силы). 2. Процесс цементирования (заключается в закачке в обсадную колонну тампонажной смеси и продавке её в затрубное пространство. При этом обсадная колонна может подвешиваться на талевой системе буровой установки и для повышения качества цементирования расхаживаться):  осевое растяжение от собственного веса, от гидродинамических внутренних давлений и от сил инерции и трения при расхаживании;  осевое сжатие (от действия выталкивающей силы)  изгиб (за счёт профиля и действия выталкивающей силы);  радиальное смятие (за счёт наружных гидростатических и гидродинамических давлений); избыточных  радиальное растяжение (за счёт внутренних избыточных и гидростатических и гидродинамических давлений). 3. Заключительные работы (на этапе заключительных работ по цементированию обсадная колонна подвешивается в колонной головке с последующим контролем качества цементирования проверкой герметичности. Герметичность проверяется двумя способами - опрессовкой и снижением уровня):  осевое растяжение (после ОЗЦ колонна натягивается и закрепляется в колонной головке натяжение);  радиальное растяжение (избыточное внутреннее давление при опрессовке);  радиальное смятие (наружное избыточное давление при проверке герметичности снижением уровня); 4. Испытание и освоение (скважина законченная бурением и креплением подлежит испытанию и освоению. При испытании разведочных скважин или освоении добывающих производится перфорация колонны в интервале продуктивного пласта и вызов притока снижением давления в скважине):  радиальное смятие (при вызове притока возникает избыточное наружное давление;  радиальное растяжение (внутреннее избыточное давление после заполнения колонны пластовым флюидом и закрытом устье). 5. Эксплуатация (в процессе эксплуатации скважины давление пластового флюида постоянно снижается, достигая минимума в конце эксплуатации. Для интенсификации притока в добывающей скважине могут проводиться работы по воздействию на призабойную зону пласта, например гидроразрыв, закачка цементного раствора при ремонтных работах, возможен также перевод добывающей скважины на нагнетательную):  радиальное смятие (за счёт избыточного наружного давления при снижении уровня флюида или давления газа в колонне в конце эксплуатации);  радиальное растяжение (за счёт избыточного внутреннего давления при гидроразрыве пород, переводе скважины в нагнетательную и ремонтных работах). Наиболее колонн опасными для обсадных являются нагрузки от действия статических избыточных наружных и внутренних давлений и осевые растягивающие (страгивающие) нагрузки от собственного веса. На эти виды нагрузок производится расчёт обсадных колонн и выбор труб для них с учётом коэффициентов запаса, которые даны в инструкции по расчёту обсадных колонн. Выбор обсадных труб при проектировании конструкции ОК • • • • • Прочность кондукторов и технических колонн, а также оборудования устья скважины должна подтверждаться расчетом предельного объема поступившего в скважину флюида (Vпред), при котором возможно глушение проявления без превышения допустимых давлений для каждого вскрытого скважиной необсаженного пласта. Прочность кондукторов, технических колонн и установленного на них противовыбросового оборудования должна обеспечить: герметизацию устья скважины в случаях ГНВП выбросов и открытого фонтанирования с учетом превышения дополнительного давления, необходимого для глушения скважины, не менее чем на 10%; устойчивость (сохранение целостности) при воздействии гидростатического давления столба БР максимальной плотности; противостояние воздействию максимальных сжимающих нагрузок в случаях открытого фонтанирования или поглощения с падением уровня бурового раствора, а также в интервалах залегания склонных к текучести пород. Расчет ОК для горизонтальных скважин • 292. Расчет обсадных колонн должен производиться с учетом следующих условий: • коэффициентов запаса прочности на избыточное давление для секций, находящихся в пределах горизонтального участка - 1,3 - 1,5; • для секций, находящихся в интервалах искривления от 3,0 до 5,0 градусов/10 м, - 1,05, • для секций в интервалах искривления свыше • 5 градусов/10 м - 1,10; • коэффициента запаса прочности на внутреннее давление - 1,15; • расчета обсадных колонн на растяжение Расчет ОК для горизонтальных скважин • 293. Выбор резьбовых соединений и герметизирующих средств в интервалах интенсивного искривления ствола должен обеспечивать требуемые прочностные характеристики обсадной колонны, герметичность и надежность крепи в течение всего периода эксплуатации скважины. • 294. Выбор наружного диаметра замковых соединений бурильной колонны, их конструкция производятся с учетом проектной интенсивности искривления ствола с целью минимизации нагрузок на стенку скважины для предупреждения желобообразования и снижения износа обсадных колонн. Причины повреждений обсадных колонн при сборке и эксплуатации Виды повреждений НКТ