Обсадні труби та їх з’єднання

Обсадну колону компонують із стальних суцільно­катаних труб, які з’єднуються між собою з допомогою різьби або зварки. Обсадні труби для нафтових і газових свердловин виготовляють у відповідності з існуючим стандартом.

За конструкцією всі труби можна умовно розділити на дві групи. Основну групу складають труби, виготовлені у вигляді пустотілого циліндра круглого поперечного перерізу з постійною по довжині товщиною стінки (рисунок 10.3 а, б). До другої групи належать труби, виготовлені у формі циліндра, потовщеного на одному кінці назовні (рисунок 10.3 в).

Труби з постійною по довжині товщиною стінки з’єднують між собою з допомогою муфт. Для цього кінцям кожної труби спеціальною обробкою надають форму зрізаного конуса з нахилом твірної до осі під кутом 1° 47’ 24²; подвоєний тангенс цього кута (конусність) дорівнює 1:16. На конічних поверхнях нарізують різьбу спеціального профілю.

а - труба з муфтовим з’єднанням та різьбою трикутного чи трапецієвидного профілю; б - труба з муфтовим з’єднанням підвищеної герметичності трапецієвидного профілю; в - труба з одним потовщеним кінцем, безмуфтовим з’єднанням підвищеної герметичності і різьбою трапецієвидного профілю

Рисунок 10.3 – Схема обсадних труб та їх з’єднань

Труби з потовщеними кінцями з’єднують між собою без муфт (рисунок 10.3 в). Для цього зовнішню поверхню нормального і внутрішню поверхню потовщеного кінця обробляють на конус і на конічних поверхнях нарізають різьби спеціального профілю з конусністю 1:16. Труби з’єднують згвинчуванням труба в трубу.

Стандартом передбачений випуск п’яти різновидностей з’єднань обсадних труб:

а) з короткою трикутною різьбою;

б) з подовженою трикутною різьбою;

в) з трапецієвидною різьбою (ОТТМ);

г) високогерметичні з трапецієвидною різьбою (ОТТГ);

д) високогерметичні безмуфтові з’єднання з трапецієвидною різьбою (ТБО).

Перші дві різновидності мають конічну різьбу трикутного профілю (рисунок 10.4) і відрізняються між собою довжиною різьби. Довжина різьби у з’єднаннях другої різновидності на (25-50) % (залежно від діаметра труби) більша, ніж першої. Кут при вершині профілю різьби дорівнює 60°.

1 - лінія паралельна осі різьби; 2 - лінія середнього діаметра різьби   Рисунок 10.4 – Профіль конічної різьби трикутного профіля

Оскільки радіуси заокруглень вершин і впадин різьби трикутного профілю не однакові, то при згвинчуванні муфти з трубою в з’єднанні утворюється тонкий зазор, найбільша висота якого D_p=0,076 мм. В цей зазор втискується надлишок мастила, і він виконує роль своєрідного гідрав­лічного затвора.

З’єднання решти різно­видностей мають різьбу трапецієвидного профілю (рисунок 10.5).

Рисунок 10.5 – Схема трапецієвидного профілю різьби

Профіль різьби має форму нерівнобічної трапеції. Сторона профілю, що сприймає навантаження, нахилена до осі різьби під кутом 87°, а інша, завантажена значно менше, - під кутом 80°. Завдяки тому, що в з’єднаннях з трапецієвидною різьбою кут нахилу найнавантаженішої сторони профілю до осі різьби значно вищий, ніж в з’єднаннях з трикутною різьбою, міцність перших на розтяг значно більша, ніж в останніх.

На кінцях труб ОТТГ і ТБО і в муфтах є гладкі ущільнюючі конічні поверхні. При згвинчуванні з натягом ніпельний кінець такої поверхні щільно притискується до відповідної поверхні муфти ОТТГ (муфтового кінця труби ТБО), завдяки чому досягається висока герметичність з’єднання.

Згідно з стандартом, обсадні труби за точністю і якістю можуть бути двох виконань - А та Б (виконання А точніше).

Стандартом допускається деяка овальність (відношення різниці найбільшого і найменшого діаметрів труби до їх півсуми) - до 2,5 % і різностінність - до 12,5 %.

Обсадні труби виготовляють зі сталей семи груп міцності: Д, К, Е, Л, М, Р, Т.