Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 [ 171 ] 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

ним относятся клейма, наносимые на поверхности трубы; поперечные риски, возникающие в результате работы клиньями, особенно при вращении труб ротором; дефекты проката на поверхности труб.

Другой вид слома представляет собой разрушение трубы в виде спирали, встречающееся при бурении в обсаженном стволе скважины или в узкой скважине. Направление спирали обычно правое, что совпадает с направлением вращения стола ротора. Спиральный слом начинается всегда с поперечной трещины на поверхности трубы.

Угол подъема спирали составляет приблизительно 45° к оси трубы, что соответствует направлению плоскости, в которой действуют наибольшие нормальные напряжения, возникающие при кручении.

Спиральный слом, как правило, не связан с деформацией, наблюдаемой в процессе изготовления и правки труб, когда поступательное движение трубы сочетается обычно с левым ее вращением.

В промысловой практике наблюдались случаи спирального слома с левым направлением спирали, однако при этом трубы имели левую резьбу и вращение их было левым (против часовой стрелки).

Сломы происходят в бурильных трубах, изготовленных путем контактно-стыковой сварки соединительного конца (замковой части) с трубой. Использование труб, у которых сварка соединительного конца произведена по телу трубы (не по высаженной части) показало, что сломы возникают как по сварному шву, так и по зоне термического влияния шва.

Слом резьбового соединения бурильного замка и утяжеленных бурильных труб

Разрушение резьбового соединения по своему виду А.Е. Сароян делит на две группы: выкрашивание отдельных витков и слом конуса ниппеля или муфты (раструба).

Наиболее многочисленным видом разрушения резьбы является выкрашивание отдельных витков, наблюдаемое на различных участках резьбы вдоль образующей конуса. При выкрашивании отдельных витков трещины усталости, образованные во впадинах смежных витков, распространяются в глубь тела резьбы до их взаимного пересечения, что приводит к слому части витков. Чаще всего выкрашивание витков происходит на участках, расположенных у большего или меньшего диаметра конуса, т.е. у первых или последних вит-

ков. При одновременном разрушении ряда витков степень разрушения уменьшается в направлении от крайних витков, находящихся в сопряжении, к середине.

Это в значительной степени объясняется неравномерным распределением нагрузки по виткам резьбы и отклонением по конусности ниппеля и муфты. Нагрузка, действующаяя вдоль оси резьбового соединения, находящегося в скважине, распределяется по виткам резьбы неравномерно: больше у крайних витков, находящихся в сопряжении, и уменьшаетсяя к середине.

Кроме осевых сил, на замковое соединение действует изгибающий момент, имеющий переменный характер и равный моменту, действующему на бурильную колонну. Последний приводит к возникновению на поверхностях витков нагрузок, неравномерно распределенных вдоль резьбы. При этом под действием изгибающего момента нагрузки по окружности витка также распределяются неравномерно: наибольшее значение они имеют в осевом сечении замка, в плоскости изгиба, и наименьшее - в плоскости нейтрального слоя.

Реже встречается слом конуса ниппеля, имеющий вид выкрашивания отдельных участков конуса или отлома конуса в форме кольца, что объясняется характером распределенияя осевых сил и изгибающих моментов по длине резьбы. При этом усталостные трещины, образуясь у впадины резьбы, распространяются в глубь сечения; в некоторых случаях переходят ступенчато от одного витка к другому.

Ширина отломанных колец конуса ниппеля бывает различной: начинается от одного последнего витка и доходит до отлома всего конуса по первому витку, находящемуся в сопряжении (у большого основания).

Слому конуса в резьбовом соединении способствуют отклонения по конусности ниппеля и муфты, особенно разноименные, что приводит к увеличению нагрузки на крайних витках резьбы.

В значительной мере на разрушение резьбы влияет степень ее износа.

При изготовлении замковой резьбы с отрицательным натягом наличие зазора по одной стороне профиля резьбы в свинченном соединении создает возможность относительного движения (скольжения) соприкасающихся сторон профиляя при знакопеременном изгибе, что приводит к износу профиля и в дальнейшем способствует его разрушению.

Изготовление резьбы с положительным натягом, при котором профиль резьбы соприкасается по двум сторонам с

одновременным доведением упорного уступа ниппеля и упорного торца муфты до соприкосновения в процессе принудительного крепления замкового соединения, предотвращает относительное перемещение (скольжение) сторон профиля при знакопеременном изгибе колонны, что уменьшает износ резьбы, а следовательно, и разрушение витков резьбы.

Реже наблюдается отлом тела муфты замка в виде кольца или всей резьбовой части по последнему витку резьбы. Более редкие случаи отлома тела муфты по сравнению с ниппелем объясняются ее большей жесткостью.

Размыв резьбового соединения и тела трубы

Размыв резьбы представляет один из часто встречающихся разрушений резьбового соединения в результате действия прокачиваемой жидкости. Разрушение соединения вследствие размыва происходит в замковом соединении и в соединении трубы с бурильным замком.

Чтобы возник размыв, необходим зазор, по которому могла бы двигаться жидкость, и перепад давления между полостью труб и кольцевым зазором.

Истечение жидкости может происходить как в направлении образующей конуса, так и в направлении винтовой линии. Встречается и комбинированное истечение жидкости: по образующей и винтовой линиям.

Размыв резьбы по образующей происходит вследствие волнообразного движения жидкости по виткам в направлении зазора, который образуется вдоль образующей конуса. При размыве резьбы по винтовой линии разрушается несколько витков, расположенных в месте выхода промывочной жидкости. На остальных витках не отмечается заметных следов размыва, что объясняется отсутствием резких изменений в направлении движения жидкости по винтовой линии.

Если размыв соединения произошел с выходом струи через тело детали, навинченной на трубу, зазор может быть только на части длины резьбы. При этом прокачиваемая жидкость, встречая на своем пути сопротивление, изменяет направление течения, что создает завихрение; в результате разрушаются тело трубы и детали.

Зазор в соединении может образоваться по причинам технологического и эксплуатационного порядка.

Причины технологического порядка следующие:

несоответствие средних диаметров резьбы, заключающееся