3. Типы обсадных труб и их резьбовых соединений.

Обсадные стальные цельно катанные трубы соединяются друг с другом с помощью резьбы или сварки. Существует две группы труб: 1) с постоянной по длине толщиной стенки (основной типоразмер рис. 12.4 а) и б)); 2) с утолщением на одном конце с нагрузкой (рис в)) соединённых без помощи муфт. Существует 5 разновидностей соединений, в том числе 4первые муфтовые: 1) короткая треугольная резьба типа БТ (рис. 5.3); 2) удлинённая треугольная резьба (больше на 25 – 40 %); 3) трапецеидальная резьба ОТТН (рис. 12.5); 4) высоко герметичная трапецеидальная резьба ОТТГ (рис. 12.6); 5) высоко герметичные безмуфтовые соединения (ТБО) с трапецеидальной резьбой (рис 12.6).

Трапецеидальная резьба имеет форму неравномерной трапеции. Сторона резьбы под нагрузкой наклонена под углом 87⁰. Без нагрузки 80⁰. Прочность соединения трапецеидальной резьбы выше чем у треугольной та как нагруженный угол наклона первой резьбы больше к оси резьбы. Трубы с постоянной по длине толщиной стенки соединяются друг с другом муфтами. Для нарезания резьбы концам труб предают конусность 1⁰47’24’’. Удвоенный tg этого угла (конусность) равно 1/16. Муфты выполнены в виде полого цилиндра с адекватной обработкой и нарезкой внутренний резьбы (12.4 а) и б)).

Трубы ОТТГ и ТБО на концах имеют гладкие уплотнительные конические поверхности (рис. 12.6 а)) для повышения герметичности, а так же имеют упорные уступы для контроля свинчивания.

По точности и качеству исполнения трубы бывают тип А и тип Б (у типа А качество выше). Трубы характеризуются овальностью – отношение разности наибольшего и наименьшего Ø трубы к их полу сумме. Изготавливают трубы из стали 7 групп прочности: Д, К, Е, Л, М, Р, Т. Толщина стенок от 5,2 до 16,5 мм. Наибольший ассортимент марки Д. Остальная часть группы наблюдает рост стоимости. Трубы подвергают испытанию: опрессовка давлением. Для Ø меньше 219 мм Р_опр=80 % давлению предела текучести. И трубы Ø 219 и больше мм Р_опр=60% давлению предела текучести.

4. Прочностные характеристики труб и их соединения, показатели их характеризующие.

Обсадные колонны в основном рассчитываются на наружное давление, внутреннее избыточное давление и на осевые растягивающие силы. Наружное давление создаёт в трубе напряжение сжатия, наибольшее значение сжатия будет на внутренней поверхности труб. При превышении предела прочности возможно смятие и разрушение. Сопротивляемость смятию от наружного давления Р_кр рассчитывается по формуле Г. Н. Саркисова: ; – предел текучести материала труб; Е – модуль упругости метала; L – овальность трубы; , где – наименьшая толщина стенки; – наружный диаметр; , где – условная расчётная толщина стенки разностенной трубы; .

При одновременной осевой нагрузки более 50 % от предела текучести P­_кр уменьшается на 10 %. Действительная сопротивляемость труб в скв всегда несколько выше расчётной критической так как прочности колонне добавляет цементное кольцо. Внутреннее давление может привести к разрыву трубы при превышении прочности материала. Сопротивляемость разрыву рассчитывается по формуле Барлоу: , где δ – номинальная толщина стенки трубы; 0,875 – коэффициент учитывающий минусовой допуск на толщину стенки.

Осевые растягивающие силы для труб с треугольной резьбой. Прочности колоны рассчитываются с учётом напряжения в резьбе, так называемой страгивающей нагрузкой (нагружение при котором происходит вырывание трубы в резьбе). Р_стр рассчитывается по формуле Яковлева – Шумилова: , где d_ср – средний Ø трубы по впадине первого полного витка резьбы; δ_с – толщина стенки по впадине того же витка; K_m – коэффициент разгрузки ; L_p – длина резьбы с витками полного профиля; α – угол наклона стороны профиля резьбы к оси последней в градусах; – угол трения равен примерно 7⁰ – 11⁰.

Прочность колонн с трапецеидальной резьбой характеризуется: 1) осевая нагрузка Р_тек по телу самой трубы (достижения предела текучести); 2) осевая нагрузка Р_выр, при которой происходит вырыв трубы из муфты; 3) осевая нагрузка Р_раз, при которой труба может оборваться в сечении по впадине резьбы первого витка, первого профиля. Допустимая осевая нагрузка принимается наименьшая из следующих расчётов: Р_тек/1,3; P_выр/1,8; P_раз/1,8. Значения прочностных характеристик труб в справочной литературе.