Почему соединение, а не труба, часто устанавливает предел
Обсадная колонна представляет собой стопку соединений длиной от 9 до 12 м, свинченных или сваренных вместе, причем соединение является самым слабым звеном колонны. При растяжении эффективность соединения для соединений API обычно составляет 100 процентов, поскольку корпус муфты толще стенки трубы, но основание резьбы штифта остается местом, -чувствительным к усталости. При разрыве носок штифта и муфта снова являются критической секцией. Вот почему API 5CT контролирует как тело трубы, так и соединение, и почему практическая практика фокусируется на правильном свинчивании-, а не только на свойствах тела трубы.
API 5CT охватывает марки, обычно используемые для обсадных и насосно-компрессорных труб - H40, J55, K55, N80 (тип 1 и Q), L80, C90, T95, P110 и Q125 -, а также требования к размерам и резьбе стандартных соединений, поставляемых с ними.
Резьбовые и спаренные соединения
Резьбовые соединения преобладают при обсадных трубах, поскольку их можно неоднократно свинчивать и развинчивать с помощью буровых или механических ключей, и они выдерживают изгиб, возникающий в наклонно-направленных скважинах.
| Тип соединения | Форма резьбы | Конус | Типичное использование |
|---|---|---|---|
| Короткая круглая резьба (STC) | Круглый API, 8 ниток на дюйм для наружного диаметра 4-1/2 дюйма и больше | 1:16 (3/4 дюйма на фут) | Неглубокие скважины с низким-натяжением |
| Длинная круглая резьба (LTC) | API круглый, большая длина резьбы | 1:16 | Общее обслуживание, более высокая прочность, чем у STC |
| Контрфорс (БТД) | Контрфорс, 5 ниток на дюйм | 1:16 | Толстостенная стенка и струны с высоким-натяжением |
| Цельный сустав | Расстроенное тело трубы, нет муфты | 1:16 | Ограниченный зазор |
| Премиум/проприетарный | Модифицированный профиль с уплотнением "металл-к-металлу" | Варьируется | Газовые скважины, HPHT, тепловые услуги |
Круглая резьба API имеет конус 1:16 и усеченный гребень; Контрфорсная резьба имеет плотность 5 витков на дюйм, крутую боковую поверхность, нагруженную нагрузкой, и плоскую ударную боковую поверхность, что обеспечивает гораздо более высокий предел прочности, чем круглая резьба с тем же внешним диаметром. Муфта обычно поставляется того же сорта, что и труба, но можно заказать муфты со специальным-зазором, если кольцевые зазоры малы.
Сварные и механические соединения
Сварка используется для наземных обсадных труб, проводящих труб, приводных труб и некоторых соединительных-колонн, где соединение не требует разъединения. Типичная процедура – это ручной или автоматический корневой проход TIG, за которым следуют заполняющий и закрывающий проходы с предварительным нагревом для более высоких-углеродистых марок и полной аттестацией процедуры сварки. Основные недостатки заключаются в том, что соединение невозможно отвинтить, качество сварного шва зависит от полевых условий, а термообработка после-сварки сложна на месте.
Механические альтернативы включают болтовые фланцы, соединительные-типа и молотковые-муфтовые соединители, а также надеваемые-или приварные-соединители, используемые с буровыми стояками и обсадными колоннами во время бурения. Их выбирают, когда скорость свинчивания-значит больше, чем газонепроницаемость-или когда вращение должно передаваться через соединение.
Ремонт-сборка, затяжка и полевая проверка
Правильность свинчивания-определяется значением крутящего момента, а для соединений премиум-класса — кривой крутящего момента-поворота. Силовые клещи обычно оснащены системой контроля и регистрации крутящего момента, так что каждое соединение фиксируется в соответствии с паспортом соединения, предоставленным производителем. Резьбовая смазка нанесена как на штифт, так и на муфту; спецификация соединения обычно соответствует практике API RP 5A3 для рабочей температуры.
Перед спуском резьба очищается и проверяется на предмет истирания, а труба подвергается пробке, чтобы убедиться, что заданный диаметр пробки не засорен. Гидростатическое испытание тела трубы требуется в соответствии со стандартом API 5CT для большинства марок обсадных труб и обычно засвидетельствовано или отражено в документации по заводским испытаниям. Измерение резьбы с использованием соответствующих рабочих и эталонных калибров является работой завода, но проверки на местах на наличие поврежденных или перекрёстных-штифтов с резьбой остаются стандартной практикой при каждой поездке.
Выбор соединения для заданной строки
Начните с проектных результатов: максимальная растягивающая нагрузка, требования к разрыву и обрушению, будет ли скважина газонепроницаемой-и ожидаемая степень отклонения. Круглая резьба подходит для неглубоких скважин и умеренного натяжения. Контрфорс предпочтителен для тяжелых струн и толстых стенок из-за его более высокой эффективности на растяжение. Если речь идет о газонепроницаемости, термоциклировании или высоком давлении, обычно рекомендуется соединение премиум-класса с уплотнением металл-к-металлу и моментным буртиком. Затем необходимо проверить толщину стенки, внешний диаметр и смещение по внешнему диаметру муфты, чтобы убедиться в приемлемости кольцевого зазора.
Часто задаваемые вопросы
Q:В чем разница между обсадной резьбой STC и LTC?
A: Оба используют круглую резьбу API с конусом 1:16; версия с длинной резьбой имеет большую длину резьбы и, следовательно, более высокий предел прочности, тогда как версия с короткой резьбой требует меньше времени на свинчивание-. Короткая круглая резьба обычно используется только для более легких струн.
Q:Можно ли соединить корпус сваркой вместо резьбы?
О: Да, сварка используется для проводов, поверхностных и приводных труб, а также для некоторых соединительных-нитей. Для эксплуатационной колонны это не характерно, поскольку соединения невозможно разломить, а качество сварных швов и термообработку сложнее контролировать на буровой площадке.
Q:Как определяется-крутящий момент свинчивания?
A: Оптимальный крутящий момент взят из паспорта соединений, прилагаемого к трубе, или из рекомендаций по резьбовой смазке и соединениям. На практике цель проверяется на первых соединениях, а затем контролируется с помощью системы регистрации крутящего момента-поворотов на остальной части колонны.
Q:Что API 5CT определяет для обсадных труб?
О: API 5CT определяет марки стали, размеры, допуски на толщину стенок, механические свойства и требования к испытаниям обсадных труб и труб, включая стандартные типы муфт и резьбы, поставляемые с ними.
Q:Когда оправдано соединение премиум-класса по сравнению с опорным соединением API?
A: Когда требуется газонепроницаемость-, циклическая термическая нагрузка или высокое внутреннее давление, или когда скважина отклонена настолько, что соединение должно сопротивляться изгибу без потери целостности уплотнения. Премиум-соединения проверяются физическим тестированием на соответствие признанным протоколам, а не только формой резьбы.
Q:Какие документы должны сопровождать приказ об обсадной колонне?
A: Сертификаты испытаний материала, показывающие номер плавки, марку, химический состав, результаты растяжения и текучести, а также значения ударной нагрузки, где это применимо, а также записи дрейфовых и гидростатических испытаний и отчеты о проверке резьбы.