Бурильные трубы

Бурильная труба представляет собой бесшовное изделие кольцевого сечения, полученное прокаткой. Между собой трубы соединяются посредством бурильных замков, состоящих из ниппеля и муфты, которые присоединяются к концам бурильной трубы с помощью резьбы или сварки. Свободные концы ниппеля и муфты бурильных замков снабжены крупной конической резьбой, благодаря которой сокращается продолжительность сборки и разборки бурильной колонны при спуско-подъемных операциях. Для предварительного соединения коротких труб используются соединительные муфты. Особенность бурильных труб — наличие высаженных концов. Вследствие высадки увеличивается поперечное сечение концевых участков, что позволяет ослабить влияние резьбы, являющейся источником концентрации напряжений, на усталостную прочность бурильной трубы.

Бурильные трубы изготовляют по ГОСТ 631—75, в котором регламентированы их сортамент, технические требования, правила приемки, методы испытания и маркировка их. Согласно ГОСТ 631—75, бурильные трубы изготовляют четырех типов:

1—с высаженными внутрь концами и муфтами к ним (рис. 5.2, а);

2 — с высаженными наружу концами и муфтами к ним (рис.5.2,б);

3 — с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (рис. 5.2, в);

4— с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (рис. 5.2, г).

Трубы 3-го и 4-го типов обладают повышенной прочностью и герметичностью, которую обеспечивают внутренние упорные торцы, конический стабилизирующий уплотнительный поясок и

гладкий участок трубы за резьбой, воспринимающие знакопеременные изгибающие нагрузки.

Размеры и масса труб рассматриваемых типов приведены в табл. 5.1. Высаженные концы труб 3-го и 4-го типов на 15% длиннее труб 1-го и 2-го типов. Длина трубы определяется расстоянием между ее торцами, а при наличии навинченной муфты — расстоянием от свободного торца муфты до последней риски резьбы противоположного конца трубы. Бурильные трубы условным диаметром от 60 до 102 мм изготовляют длиной 6; 8 и 11,5 м, условным диаметром от 114 до 168 мм — длиной 11,5 м. В партии допускается до 25 % труб длиной 8 м и до 8 % длиной 6 м. Толщина стенки трубы изменяется за счет ее внутреннего диаметра, что позволяет ограничить номенклатуру ключей и инструмента для захвата и удержания труб.

Таблица 5.1

Основные размеры и масса бурильных труб (ГОСТ 631—75)

Условный диаметр трубы. мм	Труба	Муфта
Наружный диаметр D, мм	Толщина стенки s, мм	Внутренний диаметр d, мм	Масса 1м гладкой трубы, кг	Масса двух высаженных конусов, кг	Наружный диаметр , мм	Длина , мм	Масса, кг
1-й тип — трубы с высаженными внутрь концами и муфты к ним
	60,3		46,3	9.15	1.2			2,7
			42,3	11,3	1.4
	73,0		59,0	11,4	1,6			4,2
			55,0	14,2	2,4
			51,0	16,8	2,2
			75,0	14,2	2,4			4,4
			71,0	17,8	3,4
			67,0	21,2	3,2
	101,6		87,6	16,4	3,0			7,0
			85,6	18,5	3,4
			83,6	20,4	3,8
			81,6	22,4	4,0
	114,3		100,3	18,5	4,6			9,0
			98,3	20,9	5,8
			96,3	23,3	6,0
			94,3	25,7	6,6
			92,3	28,0	6,4
	127,0		113,0	20,7	5,8			10,0
			111,0	23,5	6,4
			109,0	26,2	7.0
			107,0	28,9	7,6
	139,7		123,7		7,0			14,0
			121,7		7,6
			119,7		8,2
			117,7		9,6
	168,3		150,3	35,3	9,8			16,7
			148,3	39,0	10,8
2-й тип — трубы с высаженными наружу концами и муфты к ним
	60,3		46,3	9,15	1,5			2,7
		. 9	42,3	11,3	1.5
	73,0		59,0	11,4				4,7
			55,0	14,2	2,5
			51,0	16,8
	89,0		75,0	14,2				5,2
			71,0	17,8	3,5
		И	67,0	21,2
	101,6		85,6	18,5
			83,6	20,4	4,5			9,0
			81,6	22,4
	114,3		98,3	20,9
			96,3	23,3	5,0			11,0
			94,3	25,7
		И	92,3	28,0
	139,7		123,7	26,0
			121,7	29,0	7,0			15.0
			119,7	32,0
			117,7	35,0

Условный диаметр трубы, мм	Труба	Муфта
Наружный диаметр D, мм	Толщина стенки s, мм	Внутренний диаметр d, мм	Масса 1 м гладкой трубы, кг	Масса двух высаженных конусов, кг	Наружный диаметр , мм	Длина , мм	Масса, кг
3-й тип — трубы с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками
	89,0		71,0	17,8	3.9
			67,0	21,2	3,4
	101,6		83.6	20,4	5,1
			81,6	22,4	5,0
	114,3		96,3	23,3	7.3
			94,3	25,7	7,1
		И	92,3	28,0	6,9
	127,0		109,0	26,2	7,8
			107,0	28,9	7,6
	139,7		121,7	29,0	11,0
			119,7	32,0	10,2
			117,7	35,0 -	9,2
4-й тип — трубы с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками
	73,0		55,0	14,2	3.7
		И	51,0	16,8
	89,0		71,0	17,8	4,5
			67,0	21,2
	101,6		83,6	20,4	5,7
			81,6	22,4
	114,3		96,3	23,3
			94,3	25,7	7,9
			92,3	28,0

 

По предельным отклонениям размеров бурильные трубы 1-го и 2-го типов подразделяются на трубы обычной и повышенной точности изготовления. Условное обозначение бурильных труб включает вид высадки (В — тип 1 и Н-тип 2); точность изготовления

 

Рис. 5.3. Замки для бурильных труб:

1 — ниппель; 2 — муфта

(П — повышенная точность изготовления); букву К — для труб типов 3 и 4; условный диаметр трубы; толщину стенки; группу прочности; обозначение стандарта. Например, бурильная труба 1-го типа повышенной точности изготовления, условным диаметром 114 мм, с толщиной стенки 9 мм, из стали группы прочности Д: труба ВП-114Х9-Д ГОСТ 631—75.

Для бурильных труб с высаженными концами изготовляют замки трех типов (рис. 5.3, а), отличающиеся гидравлическими и прочностными характеристиками:

ЗН — замок с нормальным проходным отверстием;

ЗШ — замок с широким проходным отверстием;

ЗУ — замок с увеличенным проходным отверстием.

Наиболее распространены замки типа ЗШ. Замки ЗУ используются в бурильных трубах с высаженными наружу концами. Для бурильных труб 3-го и 4-го типов используются замки ЗШК и ЗУК (рис. 5.3, б), отличающиеся от ЗШ и ЗУ конической расточкой со стороны резьбы для соединения ниппеля и муфты замка с бурильной трубой. Замки крепят на бурильных трубах горячим способом (нагрев до 400—450 °С) с натягом по резьбе и стабилизирующему пояску.

В табл. 5.2 приведены основные размеры замков (ГОСТ 5286—75) бурильных труб 1-го и 2-го типов.

Из других разновидностей наиболее перспективны бурильные трубы ТБПВ с приваренными соединительными концами (рис. 5.4). В отличие от труб, выпускаемых по ГОСТ 631—75, замки с этими трубами соединяются не на резьбе, а с помощью контактной сварки.

 

 

Рис. 5.4. Бурильные трубы с приваренными соединительными концами с наружной высадкой ТБПВ

Таблица 5.2

Основные размеры замков (в мм)

Типо размер	Замковая резьба	Tan a диаметр трубы	Наружный диаметр	Диаметр проходного отверстая	Замок в собранном виде
		Длина L	Масса, кг
ЗН-80	3-62	1—60
ЗН-95	3-76	1—73
ЗН-108	3-88	1—89
ЗН-113	3-88	1—89
ЗШ-108	3-92	1—73
ЗШ-118	3-101	1—89
ЗШ-133	3-108	1—102
ЗШ-146	3-121	1—114
ЗШ-178	3-147	1—140
ЗШ-203	3-171	1—168
ЗУ-86	3-73	2—60
ЗУ-146	3-121	2—102
ЗУ-155	3-133	2—114
ЗУ-185	3-161	2—140

Таблица 5.3

Характеристика легкосплавных бурильных труб

Показатели	Наружный диаметр трубы, мм
Толщина стенки, мм
Диаметр замка, мм
Внутренний диаметр, мм: Трубы замка
Длина трубы, м: без замка с замком
9,25	9,25	12,25	12,27	12,27	12,27	12,27
Масса 1 м трубы с учетом массы замка, кг	6,8	8,4	11,0	11,8	14,3	14,4	16,5
Допускаемая растягивающая нагрузка, кН
Допускаемое давление, МПа: внутреннее наружное
Допускаемый крутящий момент, кНм	6,5	12,0	20,0	26,0	29,0	32,5	38,0

Трубы с приваренными концами обладают более благоприятной гидравлической характеристикой. Прочность сварного шва после нормализации и обкатки роликами достигает прочности тела трубы. Смещение оси соединительных концов относительно оси трубы не должно превышать 0,75 мм, а перекос осей — не более 3,5 мм на 1 м.

Трубы ТБПВ изготовляют по нормали Н504—60, согласно которой номинальная длина труб L=12,4 и 13,5 м; диаметр труб D = 73; 89; 114; 127 и 146мм. Производство бурильных труб диаметром 114и 127 мм с приваренными концами освоено Азербайджанским трубопрокатным и Никопольским южнотрубным заводами.

Легкосплавные бурильные трубы имеют высаженные внутрь концы и облегченные стальные замки. Известны беззамковые легкосплавные бурильные трубы, на утолщенных концах которых нарезается замковая резьба. Технические показатели бурильных труб из сплава Д16-Т приведены в табл. 5.3.

В зарубежной практике для повышения коррозионно-уста-лостной прочности и уменьшения гидравлических сопротивлений на внутреннюю поверхность бурильных труб наносят пластмассовое покрытие толщиной 0,125 мм.