Бурильные трубы и замки от производителя

31 июля 2023

В этой статье расскажем о буровых штангах и замковых соединениях. Бурильные трубы используются для передачи крутящего момента на долото и подачи бурового раствора в забой скважины.

Штанга состоит из трубы и замковых соединений, которые соединяются с концами трубы. Принципиально конструкция не отличается в глубоком бурении на нефть и газ или не глубоком бурении на воду, но отличаются требования к качеству. Замки и штанги, которые используются в глубоком бурении, должны изготавливаться строго в соответствии со стандартами на это изделие. В стандартах четко прописана технология изготовления, размеры, характеристики, методы контроля и проверки качества. В этой отрасли аварии обходятся очень дорого, поэтому при написании стандарта делают акцент на максимальную надёжность и долговечность. Для уменьшения веса бурильной колонны производится высадка концов трубы. Эта технологическая операция позволяет увеличить толщину стенки на концах для нарезки резьбы. Высадка может быть внутренней, наружной или комбинированной. Замки и трубы, которые используются для бурения неглубоких скважин, должны быть облегчённые, чтобы 2 человека могли работать с ними вручную. Также здесь используется более доступные материалы для снижения стоимости. Бурильные трубы изготавливаются из бесшовной толстостенной трубы. Для глубокого бурения используется сталь 36 Г2С, а для неглубоких скважин сталь 45 или сталь 20. Замковое соединение изготавливаются из стали 40 ХН. Для неглубоких скважин можно использовать сталь 40Х.

Читайте так же: Буровой инструмент для отбора керна

Для соединения бурильных труб в замках нарезается коническая замковая резьба. Она специально спроектирована для использования в буровых установках. Такая резьба легко центрируется и полностью закручивается в несколько оборотов. Она обеспечивает герметичность буровой колонны и выдерживает огромные осевые изгибающие нагрузки. В замковых соединениях резьба имеет натяг. Если навинтить замок, то можно увидеть, как резьба закрутится не до конца. Чтобы она полностью затянулась, нужно приложить усилия. натяг обеспечивает упругость и герметичность соединения, а также предотвращают раскручивание при пневмоударном бурении. Если натяга нет, во время работы буровая колонна изгибается, и здесь появляются зазоры, нарушается герметичность, штанги обрастают бентонитом и происходят засаливание буровой колонны. Это может привести к потере инструмента. Также при нарушении герметичности происходит размыв ниппеля бурильного замка абразивными частицами, которые содержатся в буровом растворе. Это особенно актуально в глубоком бурении.

Буровые штанги работают длительное время с высоким давлением и при этом испытывают переменные нагрузки, а именно переменные изгибающие напряжения, крутильные удары, продольные и поперечные колебания. Величина натяга резьбы рассчитана и прописана в стандартах и проверяется с помощью калибров. Калибры бывают рабочие и контрольные. Рабочие калибры используются при нарезании резьбы, а контрольной для проверки рабочих калибров на износ.

Как проверяют нагяг резьбы с помощью калибра? Для наружной резьбы - навинчивают калибр-кольцо на ниппель замкового соединения до отказа усилием одного человека, применяя рычаг длиной 150 мм. Далее измеряем расстояние от упорного уступа до контрольной плоскости. По ГОСТу этот размер должен быть 15,875 мм плюс минус допустимое отклонение. Одновременно с натягом проверяется перпендикулярность упорного уступа к оси резьбы. Проверяют размер в нескольких местах по кругу. Допустимое отклонение указано в гости и составляют 0,1 мм. Проверка муфты, навинчивают её на калибр-пробку и проверяют размер от упорного торца до контрольной плоскости. По ГОСТу он должен быть 0 плюс допустимое отклонение. Делают замер в нескольких местах по кругу и проверяют перпендикулярность упорного торца к оси резьбы.

Читайте так же: Завод Геомаш история производителя буровых машин

Во время бурения, сдавливающая осевая нагрузка, передается через упорный торец. Таким образом, при давлении на буровую колонну во время ударов и вибрации, резьба не пострадает. Например, если бы мы использовали замковые соединения без упорного торца, тогда сжимающие осевые нагрузки распределились по всей плоскости соприкосновения витков. В таком случае резьба изнашивается, срок службы соединения сильно уменьшается. Кроме этого, резьба затянется так плотно, что её уже не открутить. Поэтому упорной торец играет очень важную роль. До появления станков ЧПУ замковые соединения точили на токарных станках с активным суппортом или на обычных токарно-винторезных станках с использованием конической линейки. Конструкция резьбовой части отличалась наличием разгрузочной канавки для выхода резца.Разгрузочная канавка на муфтовым конце удобна для обработки, однако при её изготовлении происходит стачивание витков резьбы. Её применение нецелесообразно при больших крутящих моментах и небольшом числе рабочих витков резьбы. В новых стандартах не предусмотрены разгрузочные канавки, поэтому сейчас нарезка резьбы производится только на станках с числовым программным управлением.

В замковых соединениях необходимо контролировать угол наклона резьбы, если он неправильный напряжение будет сконцентрировано на первых и последних витках. Это приведёт к преждевременному износу и нарушению герметичности. Возможна потеря буровой колонны. Угол наклона проверяется гладкими калибрами перед нарезкой резьбы, далее на замках фрезеруются пазы под ключ или точатся пояски для маркировки. Это зависит от конструкции буровой установки. В малогабаритных буровых установках для откручивания резьбы используются ключ. В глубоком бурении используют гидравлический захват, а маркировочные пояски нужны только для определения типа бурового замка.

После механической обработки проводится объёмная закалка с высоким отпуском. Замки должны иметь твёрдость от 28 до 32 единиц по Роквеллу. Если замок сырой, происходит залипание и разрушение резьбы, соединение тяжело развинчивается. Замок может закрутиться и не раскрутиться из-за высоких нагрузок.

Итак, замки должны быть твёрдые, но не хрупкие. Если твёрдость будет слишком высокая, витки резьбы будут откалываться от удара. Поэтому важно, чтобы твёрдость была в пределах, предусмотренных стандартом. Существует также закалка резьбовой части методом индукционного нагрева токами высокой частоты. В бурении более предпочтительно объемная закалка и вот почему. ТВЧ — это поверхностная закалка. Глубина прогрева регулируется частотой тока, но твёрдость в разных участках сильно отличается. Кристаллическая решётка неоднородная, появляется внутреннее напряжение, а между закалённым и сырым материалом образуются микротрещины. Бывают случаи, когда обрывается штанга из-за того, что витки резьбы ниппеля отломились и остались в муфте. При объёмной закалке твёрдость и структура стали однородная по всему телу замка. Упорные торцы не сминаются от удара, пазы под ключ и наружная поверхность замка не изнашиваются. Чтобы не допустить появления трещин, все углы имеет скругление, например, в основании резьбы ниппеля обязательно делается радиуса скругления. Также и профиль резьбы должен иметь радиус скругления впадин и вершин. Все углы являются концентраторами напряжения. В этих местах при знакопеременных нагрузках появляются трещины, что приводит к авариям. Знакопеременные - это нагрузки, которые постоянно меняют своё направление, например растяжение от собственного веса в бурильной колонне при подъёме и сжатие от усилия давления на долото во время бурения. Вот ещё один пример изгибающие нагрузки из-за потери устойчивости бурильной колонны. Во время работы бурильная колонна изгибается в синусоиду, и при этом вращается. направление изгибающего момента постоянно меняется из-за таких нагрузок происходит усталостное разрушение металла, появляются микротрещины, которые быстро увеличиваются и происходит обрыв. Поэтому в глубоком бурении штанги регулярно проходят ультразвуковую и магнитопорошковую дефектоскопию для выявления трещин. замок соединяется с трубой с помощью резьбы или сваркой трением. В резьбовом соединении используется коническая резьба с треугольным профилем. На трубе нарезается наружная резьба, а ответная внутренняя резьба нарезается в хвостовой части замка. Резьба затягивается очень плотно, она герметичная и вполне надёжная. Требования по технологии производства и контролю качества, прописаны в стандартах.

Сварка трением также обеспечивает надёжное соединение, но только при строгом соблюдении технологии. Для сварки трением используются специальные станки. Буровой замок вставляется в захват шпинделя. Труба вставляется в захват суппорта. Шпиндель вращается, суппорт подводит и прижимает трубу к замку. Из-за трения зона контакта нагревается, затем происходит быстрая остановка шпинделя. Гидроцилиндр давит на трубу с повышенным усилием и происходит проковка сварного соединения. Затем станок срезает град, это выдавленный из стыка металл. После сварки обязательно проводится нормализация сварного соединения для снятия напряжений. Для этого используют индукционный нагрев ТВЧ. Готовые штанги проходят испытания на изгиб и соосность. Проверку на изгиб осуществляет на гибочном прессе в 8 точках по периметру в зоне сварного соединения. Если технология сварки нарушена или если не проводить нормализацию в сварном соединении могут появиться трещины. Поэтому во время приёмки партии бурильных труб вырезают образцы тела трубы, затем проводят испытания на растяжение и ударный изгиб. Разрушение образцов по сварному шву не допускается.

Читайте так же: Буровые трубы от производителя Геомаш

Мы изготавливаем буровые замки по спецификации ГОСТ и API. Также изготавливаем бурильные трубы из бесшовных труб с резьбовым соединением замка с трубой. Мы проводим строгий контроль выполнения технологии производства. Все материалы имеют сертификаты соответствия. На нашем сайте есть варианты замков и бурильных труб для малогабаритных буровых установок и для установок глубокого бурения. Мы отправляем заказы во все страны Мира. Для оформления заказа воспользуйтесь любым удобным способом связи на сайте. Мы рассчитаем стоимость заказа и доставки.