Резьбовые соединения обсадных труб

Резьбы обсадных труб изготавливаются в соответствие с ГОСТом 632-80 –конического треугольного, трапецеивидного профиля (рисунок 4.1 в).

Соединения с конической резьбой треугольного профиля. На наружной поверхности концов обсадных труб, изготовляе­мых в соответствии с ГОСТ 632—80, нарезана коническая резь­ба треугольного профиля (рис. 26). Угол при вершине профи­ля резьбы равен 60°. Биссектриса этого угла должна быть перпендикулярна к оси резьбы. Вершины и закруглены, причем радиус закругления вершин немного боль­ше радиуса закругления впадин. Шаг резьбы, измеряемый па­раллельно оси ее, равен 3,175 мм; на длине в 25,4 мм разме­щаются восемь витков (ниток) резьбы, поэтому часто ее на­зывают восьминиточной.

Резьба выполнена на слабоконической поверхности конца трубы.

При нарезке резьбы в зоне сочленения конуса с цилиндри­ческой поверхностью трубы образуются несколько витков не­полного профиля: вершины их срезаны. Плоскость, перпендикулярную к оси резьбы, в которой диаметр витка с полным профилем точно равен наружному диаметру цилиндри­ческой поверхности трубы, называют основной плоскостью. Ко­нец непрерывно исчезающей нитки резьбы называют концом сбега. От этой точки конца сбега принято вести счет витков резьбы. Основная плоскость совпадает с пятым витком от кон­ца сбега (первым витком полного профиля).

На внутренней поверхности муфты нарезают такие же ко­нические резьбы, как и на концах трубы, причем вершины ко­нусов обращены друг к другу.

Поскольку радиусы закругления вершин и впадин различ­ны, при свинчивании муфты с трубой в соединении образуется тонкий зазор; наибольшая высота его ∆_р=0,076 мм. В этот зазор выдавливается излишек смазки; он выполняет роль свое­образного гидравлического затвора.

Большая часть обсадных труб, изготовленных по ГОСТ 632—80, имеет соединения с нормальной длиной резьбы. На трубах диаметром 127 и 140 мм с толщиной стенки 6 мм и на трубах диаметром 194 мм и более с толщиной стенки 7 мм длина резьбы несколько короче нормальной (так называемая короткая резьба). Стандарт предусматривает также 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.

Каждая труба перед выпуском с завода должна быть снаб­жена муфтой, навинченной на один из ее концов. При навинчи­вании вручную до отказа расстояние от торца муфты до конца сбега резьбы на трубе должно быть равно натягу А, регламен­тированному в ГОСТ 632—80. Величина этого натяга для труб диаметром 245 мм и менее с нормальной (и короткой) дли­ной резьбы и для труб диаметром 194 мм и менее с удлиненной резьбой равна 9,5 мм, а для всех остальных труб —11 мм. От­клонение допускается ±1 виток. Соединение должно быть за­креплено с помощью муфтонаверточного станка. После довин­чивания муфты на станке торец ее должен совпадать с послед­ней риской резьбы; отклонение допускается ±1 виток. Диамет­ральный натяг составляет в первом случае 0,6±0,2 мм, а во втором 0,7±0,2 мм.

Если при навинчивании вручную до отказа торец муфты намного не дойдет до конца сбега резьбы на трубе, то при до-креплении соединения машиной без контроля величины крутя­щего момента напряжения в теле трубы и в муфте в момент, когда торец муфты подойдет к концу сбега резьбы, могут ока­заться чрезмерно высокими, опасными для целостности резь­бового соединения. Напротив, если при навинчивании муфты на трубу вручную до отказа расстояние между торцом муфты и концом сбега резьбы на трубе будет значительно меньше вели­чины А, после докрепления машиной и совмещения торца муф­ты с концом сбега резьбы соединение будет слабо затянуто и негерметично. Перед навинчиванием муфты резьба должна быть очищена и покрыта смазкой, обеспечивающей герметич­ность соединения и предохраняющей резьбу от задиров и кор­розии. Для защиты резьб от повреждения и загрязнения при транспортировке и хранении на свободный конец трубы навин­чивают предохранительное кольцо, а в муфту ввинчивают пробку. Предварительно эти резьбы должны быть покрыты ан­тикоррозийной смазкой.

Рассмотренным выше соединениям с резьбой треугольного профиля присущи два крупных недостатка. Во-первых, проч­ность такого муфтового соединения составляет от 55 до 70% прочности по телу ненарезанного участка трубы; наиболее сла­бым является сечение по основной плоскости. Во-вторых, недо­статочно высока герметичность их. Поэтому трубы с такими соединениями целесообразно использовать для комплектования прежде всего нижних участков обсадных колонн, где проч­ность на растяжение не является серьезным лимитирующим фактором, а избыточное внутреннее давление сравнительно не­велико.

Конусность резьбы, т.е. отношение разности диаметров ее в двух поперечных сечениях к расстоянию между последни­ми, равна 2tgv= 1/16. Коническая резьба позволяет путем на­тяга при свинчивании соединяемых деталей достичь несколько большей герметичности соединения по сравнению с цилиндри­ческой резьбой при одинаковой точности изготовления.

Рисунок. ОТТМ

Муфтовые соединения с резьбой трапецеидального профиля. Прочность соединения можно существенно повысить, если тре­угольный профиль резьбы с большим углом при вершине заме­нить трапецеидальным с малыми углами наклона боковых гра­ней. В последние годы применяются трубы, на которых нареза­на трапецеидальная резьба с конусностью 2tgv=l/16, шагом 5,08 мм, глубиной 1,6 мм и углами наклона граней профиля 3 и 10° (рис. 28). Посадка резьбы осуществляется по внутренне­му и наружному диаметрам ее. При свинчивании от руки муф­ты с трубой осевой натяг должен быть равен 14±3 мм; после докрепления соединения машиной торец муфты должен совпа­дать с последней риской на трубе или не доходить до нее не более чем на 5 мм; диаметральный натяг при этом составит 0,75 мм.

Трубы с такими соединениями в России имеют шифр ОТТМ1 (обсадные трубы с трапецеидальной резьбой, с муфтами). По данным ВНИИБТ, прочность на растяжение резьбовых соеди­нений ОТТМ1 на 25—50% выше, чем соединений с резьбой треугольного профиля по ГОСТ 632—64.

Трубы с муфтовыми соединениями повышенной герметично­сти имеют шифр ОТТГ1. Они снабжены резьбой такого же про­филя, что и трубы ОТТМ1, но отличаются от последних, во-первых, наличием уплотнительных поверхностей — наружной у ниппельного конца трубы и внутренней — в срединной части муфты; во-вторых, тем, что резьбовое соединение закрепляется до упора торца трубы в срединный выступ муфты(рисунок). 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. Отклонения по конусности гладких уплотнительных по­верхностей трубы и муфты на длине 14 мм не должны превы­шать ±0,03 мм.

Безмуфтовые соединения с резьбой трапецеидального про­филя. Существуют безмуфтовые соединения труб с утолщенны­ми концами и труб с постоянной по длине толщиной стенок.

Трубы с утолщенными концами разработаны в двух вари­антах. В трубах ТБО-4 (трубы безмуфтовые обсадные) утол­щены оба конца; на одном из концов нарезана наружная, а на другом — внутренняя коническая трапецеидальная резьба. В трубах ТБО-5 утолщен только один конец, на котором наре­зана внутренняя резьба; на другом, неутолщениом, конце име­ется наружная резьба. Профиль и размеры трапецеидальных резьб на трубах ТБО такие же, как и на трубах ОТТМ1.

На концах труб ТБО имеются такие же гладкие конические уплотнительные поверхности, как и на трубах ОТТГ1 (рис. 30). Соединения закрепляются до упора торцов. Трубы ТБО и ОТТГ1 можно соединять друг с другом без дополнительных пе­реводников.

Трубы ТБО и ОТТГ1 рекомендуется использовать для уком­плектования участков обсадных колонн с избыточным внутрен­ним давлением до 50 МПа.

Безмуфтовые трубы ОГ-1м с постоянной по длине толщиной стенок снабжены на одном конце наружной, а на другом — внутренней конической резьбой трапецеидального профиля. Ко­нусность резьбы 2tgv=l/12; шаг —5,08 мм; рабочая высота профиля 1,4 мм; боковые грани профиля наклонены под угла­ми 3 и 30° (рис. 31). Резьбовое соединение закрепляется до упора торцов. Посадка резьбы происходит по внутреннему ди­аметру ее; кроме того, для увеличения жесткости муфтового конца предусмотрена посадка по срезанным вершинам профи­ля на участке от начала сбега резьбы на ниппельном конце трубы до упорного уступа.

По данным ВНИИБТ, прочность соединений ОГ-1м при рас­тяжении составляет около 50% прочности тела трубы в нена-резанной части, а герметичность при использовании смазок Р-2, Р-402 достигает при гидравлическом испытании 35 МПа.

Характерной особенностью обсадных колонн, составленных из труб ОГ-1м, является постоянство наружного диаметра по всей длине.

Конструкции соединений труб с тра­пецеидальной резьбой:

а — резьба; б — уплотнительная часть соединения

Соединение об­садных безмуфтовых труб ОГ-1М

Дата добавления: 2015-07-13