Бурильные трубы.

Буровые предприятия оснащаются бурильными трубами как с приваренными соединительными концами, так и сборной конструкции, изготовляемыми из стали или легких сплавов.

Бурильные трубы с приваренными соединительными концами во время эксплуатации ломаются по сварному шву и телу.

Распространенная причина аварий с трубами по сварному шву и телу - промывы в местах наличия дефектов (посторонние включения в металле, расслоения, раковины и т.д.). Аварии с трубами в виде поломок их по сварным швам могут быть вызваны также недоброкачественным изготовлением труб, т.е. отсутствием соосности трубы и привариваемого полузамка, низкой ударной вязкостью сварного шва по сравнению с ударной вязкостью металла трубы, что объясняется образованием (в большинстве случаев в сварном соединении) окисных пленок, трудностью получения высококачественной термической обработки сварного шва, недостаточной площадью сварного шва по сравнению с площадью сечения труб. Основная причина многих аварий со сломом труб по сварным швам и телу — использование труб не по назначению, например бурение с применением труб III класса в интервалах, где по расчетам следует устанавливать трубы I и II классов или бурить роторным способом с трубами типа ТБПВ. Если крутящие моменты очень велики, то возможно разрушение труб по спирали и в поперечном направлении.

Спиральный слом труб возникает в скважинах, диаметр которых не более чем на 100мм превышает диаметр бурильных труб, причем чаще всего слом приходится на обсаженный участок скважины. При спиральном сломе труба разрушается по винтовой линии. Он возникает от поперечной трещины на поверхности трубы и имеет усталостный характер. Направление спирали совпадает с направлением вращения бурильной колонны. Угол подъема спирали составляет приблизительно 45° к оси трубы, что соответствует наибольшим нормальным напряжениям при кручении.

Широко распространен поперечный излом труб, вызванный концентрацией напряжений в местах повреждений особенно от работы клиньями ПКР, а также на участках с дефектами проката. В зоне сварки и ее термического влияния развивается усталость металла, приводящая к поперечному излому труб. В поперечном направле­нии трубы ломаются и от скручивания в результате приложения чрезмерных крутящих моментов. В месте слома труба имеет форму скручивания по спирали, однако ломаются трубы по спирали и в поперечном направлении в основном при ликвидации аварий.

В продольном направлении трубы ломаются, как правило, из-за дефектов изготовления труб, т.е. при наличии в теле трубы раковин и других дефектов, а также из-за нарушения режима проката и термообработки, которые образуют значительные внутренние напряжения, приводящие к усталостным поломкам.

Бурильные трубы сборной конструкции, имеющие на концах утолщения с конической резьбой, широко применяются, хотя конструкция их неудачна. Помимо поломок, присущих трубам с приваренными замками (промыва труб в зоне дефектов, разрушения по спирали и в поперечном направлении), бурильным трубам сборной конструкции свойственны поломки, приуроченные к утолщениям и нарезке трубной резьбы на концах труб.

Технология изготовления труб с утолщениями на концах не позволяет достигнуть равномерного охлаждения трубы во время закалки, и, как следствие, образуются мелкие трещины, направленные вдоль и поперек трубы, которые способствуют ускоренному развитию усталости. В соединении труба - замок концентрируются большие напряжения со знакопеременными нагрузками. Наибольшие напряжения концентрируются около первого витка резьбы на трубе, находящегося в полном сопряжении с резьбой бурильного замка. Такая концентрация напряжений в соединении замок - труба и наличие микротрещин от закалки трубы приводят во время работы к поломкам, приуроченным к этому участку трубы.

Сломы по утолщенному концу происходят и на других участках резьбы, находящихся рядом с первым витком полного сопряжения. Увеличение толщины стенки трубы в зоне резьбы не предохраняет от распространения трещин в теле трубы, а как бы увеличивает время работы трубы до излома.

Для труб из легких сплавов (ЛБТ) сборной конструкции характерны аварии, присущие стальным трубам сборной конструкции. Помимо этого, для них свойственно развитие эрозии вблизи муфт соединений, которые при ослаблении их прочности приводят к разрушению.

Эрозия возникает под действием турбулентного движения промывочной жидкости в зоне муфтовых и замковых соединений, где внутренняя поверхность более шероховата, чем в остальной части трубы. Кроме того, конструкция муфтовых и замковых соединений труб способствует образованию местных сопротивлений, а следовательно, и более сложному характеру движения жидкости, которая интенсивно размывает трубу на этом участке. Кроме того, ЛБТ ломаются из-за несвоевременного выявления износа тела трубы.

Бурильные замки и соединительные муфты разрушаются по телу при ликвидации аварий вследствие приложения значительных нагрузок. Концы разрушенных деталей имеют увеличенные диаметры и воронкообразную форму. Такие аварии происходят в основном с бурильными замками диаметром 118мм и менее, а также с соединительными муфтами диаметром 140 мм и менее. Разрушение муфт и замков по телу в поперечном направлении отмечается также при неправильной их термической обработке: торцы сломанных деталей в поперечном направлении обладают мелкозернистой структурой.

В утяжеленных бурильных трубах и переводниках так же, как и в бурильных замках, отламываются кольца ниппеля и муфты. Причины этих поломок аналогичны причинам слома замковых деталей по резьбе и труб по утолщенному концу.

Дата добавления: 2015-07-25