СТО Газпром 2-3.2-194-2008

  Главная      Учебники Газпром     

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   .. 109  110  111  112  113  .. 

 

ООО «Информационно-рекламный центр газовой промышленности»


 

Москва 2008

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»


 


 

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ


 

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО «ГАЗПРОМ»


 

ГЕРМЕТИЧНОСТЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОБСАДНЫХ ТРУБ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ИЗГИБАЮЩИХ НАГРУЗОК.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ СОЕДИНЕНИЙ И СРЕДСТВАМ ИХ УПЛОТНЕНИЯ


 

СТО Газпром 2-3.2-194-2008


 

Издание официальное


 


 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»


 

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ»


 

Общество с ограниченной ответственностью

«Информационно-рекламный центр газовой промышленности»


 

Москва 2008

Предисловие


 


 

  1. РАЗРАБОТАН


     

  2. ВНЕСЕН


     

  3. УТВЕРЖДЕН

    И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ


     

  4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


 

Обществом с ограниченной ответственностью «Научноисследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ»


 

Управлением по бурению газовых и газоконденсатных скважин Департамента по добыче газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром»


 

Распоряжением ОАО «Газпром» от 29 декабря 2007 г. № 458 с 14 июля 2008 г.


 

© ОАО «Газпром», 2007

© Разработка ООО «ВНИИГАЗ», 2007

© Оформление ООО «ИРЦ Газпром», 2008


 

Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО «Газпром»

Содержание

Введение IV

  1. Область применения 1

  2. Нормативные ссылки 1

  3. Термины и определения 2

  4. Требования к конструкциям резьбовых соединений обсадных труб в условиях

    воздействия высоких изгибающих нагрузок 2

  5. Требования к резьбовым уплотнительным средствам, применяемым в соединениях

    труб обсадных колонн в горизонтальных скважинах 5

  6. Требования к технологии применения уплотнительных средств 7

  7. Требования к технологии свинчивания резьбовых соединений обсадных труб 9

  8. Стендовые испытания натурных резьбовых соединений обсадных труб,

    предназначенных для эксплуатации в условиях высоких изгибающих нагрузок 10

    Приложение А (рекомендуемое) Резьбовые соединения и пластичные герметизирующие смазки для обсадных труб

    горизонтальных скважин 11

    Приложение Б (обязательное) Методика стендовых испытаний натурных резьбовых соединений обсадных труб, предназначенных для эксплуатации

    в условиях высоких изгибающих нагрузок 12

    Библиография 17


     

    III

    Введение


     

    Настоящий стандарт разработан с целью установления требований к конструкциям резьбовых соединений, резьбовым уплотнительным средствам, технологии их применения, технологии свинчивания соединений, выполнение которых будет способствовать повышению качества и надежности резьбовых соединений обсадных труб в горизонтальных скважинах.

    Настоящий стандарт разработан ООО «ВНИИГАЗ» в соответствии с договором с ОАО «Газпром» от 17.04.06 № 5100-05-16 «Совершенствование способов предупреждения межколонных давлений и повышение качества крепления скважин на месторождениях и ПХГ ОАО «Газпром».

    СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «ГАЗПРОМ»


     

    image

    ГЕРМЕТИЧНОСТЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОБСАДНЫХ ТРУБ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ИЗГИБАЮЩИХ НАГРУЗОК.

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ СОЕДИНЕНИЙ И СРЕДСТВАМ ИХ УПЛОТНЕНИЯ


     

    image

    Дата введения – 2008-07-14


     

    1. Область применения


       

      1. Настоящий стандарт распространяется на резьбовые соединения обсадных труб, предназначенные для горизонтальных скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений и подземных хранилищ газа ОАО «Газпром».

      2. Настоящий стандарт устанавливает основные технические требования к конструкциям резьбовых соединений обсадных труб, резьбовым уплотнительным средствам, технологии их применения, технологии свинчивания соединений, предназначенным для эксплуатации в условиях высоких изгибающих нагрузок.

      3. Настоящий стандарт предназначен для использования при проектировании и обустройстве горизонтальных скважин, при подготовке и проведении мероприятий по приемке в ОАО «Газпром» трубной продукции с новыми видами резьбовых соединений.


         

    2. Нормативные ссылки


       

      В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 9.080-77 Единая система защиты от коррозии и старения. Смазки пластичные.

      Ускоренный метод определения коррозионного воздействия на металлы

      ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

      ГОСТ 632-80 Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия

      ГОСТ 1929-87 Нефтепродукты. Методы определения динамической вязкости на ротационном вискозиметре

      ГОСТ 2477-65 Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды

      ГОСТ 5346-78 Смазки пластичные. Методы определения пенетрации пенетрометром с конусом


       

      image

      Издание официальное

      ГОСТ 6793-74 Нефтепродукты. Метод определения температуры каплепадения ГОСТ 7142-74 Смазки пластичные. Методы определения коллоидной стабильности ГОСТ 9566-74 Смазки пластичные. Метод определения испаряемости

      ГОСТ Р 51906-2002 Соединения резьбовые обсадных, насосно-компрессорных труб и трубопроводов и резьбовые калибры для них. Общие технические требования

      СТО Газпром 2-2.3-117-2007 Инструкция по расчету поврежденных и находящихся в особых условиях эксплуатации обсадных колонн

      Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.


       

    3. Термины и определения


       

      В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями:

      1. узел уплотнения «металл-металл»: Элемент герметизации резьбового соединения, основанный на принципе непосредственного контакта металлических уплотнительных поверхностей, свинчиваемых с натягом.

      2. упорный заплечик (упорный торец): Элемент резьбового соединения, ограничивающий ввинчивание ниппеля в муфту (или раструбную часть трубы) и обеспечивающий позиционирование уплотнительных металлических поверхностей одна над другой.

      3. высокие изгибающие нагрузки: Нагрузки, возникающие в резьбовых соединениях обсадной колонны при интенсивности искривления ствола скважины более 10°/10 м.


         

    4. Требования к конструкциям резьбовых соединений обсадных труб в условиях воздействия высоких изгибающих нагрузок

      1. В обсадных колоннах применяют две основные группы резьбовых соединений:

        • первая группа – соединения без уплотнения «металл-металл»;

        • вторая группа – соединения с уплотнением «металл-металл» (высокогерметичные).

      2. Основным элементом первой группы соединений является коническая резьба, выполняющая функцию передачи нагрузки без функции уплотнения. Применяют два типа соединений: с треугольным профилем резьбы и трапецеидальным профилем (соединения отечественных производителей по ГОСТ 632, зарубежных производителей по API Spec. 5CT: 2001 [1]).

      3. В таблице 1 изложены требования к резьбовым соединениям обсадных труб, не имеющим узлов уплотнения «металл-металл» и предназначенным для применения на вертикальных и наклонных участках горизонтальных скважин.

        Таблица 1


         


         

        Тип резьбового соединения


         

        Меры обеспечения герметичности


         

        Область применения резьбового соединения

        Требования к резьбовым соединениям, не имеющим узлов уплотнения

        «металл-металл»

        1 Соединение с треугольной резьбой

        Фторопластовая лента ФУМ

        На вертикальных участках горизонтальных скважин для направлений

        Герметизация полимерным экологически безопасным уплотнительным материалом


         

        2 Соединение с трапецеидальной резьбой – ОТТМ,

        «Батресс» (Buttress)


         

        Отверждаемые герметики


         

        На вертикальных и наклонных участках горизонтальных скважин для колонн-кондукторов и первых промежуточных колонн

        1 Герметизация высокоэффективным и экологически безопасным уплотнителем отверждаемого типа

        2 Обеспечение после герметизации стойкости к внутреннему давлению газа, создающему механические напряжения на поверхности труб величиной не менее 78,5 % наименьшей величины временного сопротивления материала трубы

        3 Обеспечение герметичности обсадной трубы при изгибающих нагрузках, эквивалентных интенсивности искривле-

        ния в пределах ≤ 5°/10 м

        Примечание – Требования к ленте ФУМ изложены в ТУ 6-05-1388-86 [2]. Требования к кон-

        кретному отверждаемому герметику изложены в соответствующих технических условиях.


         

        image

      4. Резьбовые соединения второй группы включают резьбу (основной профиль – трапецеидальный при различных параметрах формы зуба) и узел уплотнения «металл-металл», основные сочетания уплотнительных поверхностей которого представлены на рисунке 1. Расположение узла уплотнения «металл-металл» в резьбовом соединении показано на рисунке 2.

      5. Технические требования к конструкциям резьбовых соединений обсадных труб с уплотнением «металл-металл», предназначенным для применения на участках горизонтальных скважин с высокой интенсивностью искривления, представлены в таблице 2.


         

         


         

        image

        Рисунок 1 – Формы уплотнительных поверхностей


         

         


         

         

        а – карман для смазки, б – узел уплотнения «металл-металл»; в – упорный заплечик Рисунок 2 – Расположение узла уплотнения в резьбовом соединении

        Таблица 2


         

        Тип резьбового соединения

        Меры обеспечения герметичности

        Область применения

        Технические требования к конструкциям резьбовых соединений с уплотнением «металл-металл»


         

        Соединение с уплотнением

        «металл-металл» (высокогерметичное)


         

        Узел уплотнения

        «металл-металл» в сочетании

        с высокоэффективной пластичной герметизирующей смазкой


         

        На участках горизонтальных скважин с интенсивным искривлением для промежуточных и эксплуатационных колонн

        1 Непосредственно резьба должна быть герметизирована высокоэффективным и экологически безопасным пластичным уплотнителем

        2 Резьбовое соединение должно выдерживать не менее 5 свинчиваний-развинчиваний без повреждений как самой резьбы, так и уплотнительных поверхностей узла герметизации

        «металл-металл»

        3 Конструкция соединения должна обеспечивать:

        свыше 10°/10 м;

        поверхностей «металл-металл»;

        4 Расчет резьбовых соединений обсадных труб на герметичность следует проводить в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-117-2007

        Примечание – Требованиям, указанным в таблице 2, соответствуют резьбовые соединения,

        приведенные в таблице А.1 (приложение А)

        • герметичность при внутренних давлениях газа, создающих механические напряжения на поверхности труб величиной не менее 80 % наименьшей величины временного сопротивления материала трубы, и изгибающих нагрузках при интенсивности искривления обсадных колонн

        • надежность перекрытия уплотнительных

        • отсутствие пластических деформаций (остаточные деформации – 0 %) уплотнительных элементов и упорного заплечика (упорного торца);

        • снижение критических нагрузок сжатия/растяжения при изгибе за счет оптимизированного профиля резьбы;

        • отсутствие компрессионного воздействия на узел уплотнения избыточного количества герметизирующей смазки за счет наличия специального кармана оптимальной формы


         

         

    5. Требования к резьбовым уплотнительным средствам, применяемым в соединениях труб обсадных колонн в горизонтальных скважинах

      1. Резьбовые отверждаемые (полимеризующиеся) составы, предназначенные для герметизации соединений ОТТМ и «Батресс», применяемых на вертикальных участках ствола скважин (направлений, кондукторов и первых промежуточных колонн), должны отвечать следующим требованиям:

        • обеспечивать герметичность резьбовых соединений в течение всего срока эксплуата-

          ции скважины при температурах до 200 °С и внутренних давлениях пластового флюида, ограниченных прочностью материала труб;

        • обладать высокими адгезионными характеристиками по отношению к поверхности резьбы, соответствующими пределу прочности на сдвиг композиции, отвержденной при

        20 °С, не менее 16 МПа;

        • сохранять стабильность в отвержденном состоянии (предел прочности при изгибе не менее 80 МПа, растяжении – не менее 40 МПа, сжатии – не менее 100 МПа);

        • не содержать токсичных наполнителей, в т.ч. порошков свинца, цинка и их соединений, и относится по степени воздействия на организм человека: до полимеризации – к умеренно опасным веществам (3-й класс опасности) и после полимеризации – к малоопасным веществам (4-й класс опасности) в соответствии с ГОСТ 12.1.007.

          Примечание – Методы испытания отверждаемых составов на соответствие требованиям, указанным в настоящем пункте, изложены в соответствующих технических условиях на данный состав и его компоненты. Например, методы испытания уплотнительного состава УС-1 изложены в ТУ 38101440-82 [3], а методы испытания его эпоксидной основы (компаунда К-153А) изложены в ТУ 6-05-1584-86 [4].

      2. Надежность работы резьбовых соединений «металл-металл» в условиях горизонтальных скважин обеспечивается герметичностью резьбы и узла уплотнения «металл-металл». Для резьбовых соединений с уплотнением типа «металл-металл», используемых при высоких изгибающих нагрузках, герметизирующие пластичные смазки должны отвечать следующим требованиям:

        • выдерживать внутреннее давление газа не ниже 50 МПа при испытании смазки в динамических условиях термоциклирования на образцах резьбовых соединений ОТТМ или

          «Батресс» соответствующих групп прочности согласно Методическим рекомендациям [5];

        • обеспечивать надежную антизадирную защиту резьбы, предотвращая непосредственный контакт резьбовых поверхностей муфты и ниппеля, уплотнительных поверхностей узла

          «металл-металл» (проводят испытания на свинчивание-развинчивание с контролем резьбовых поверхностей в соответствии с ГОСТ Р 51906);

        • обеспечивать устойчивость к разложению при температурах до плюс 200 °С (испаре-

          ние за 24 ч при температурах до 200 °С не более 1 %; выделение масляных фракций за 24 ч при температурах до 200 °С не более 6 %);

        • обладать способностью наноситься на поверхность резьбы и удерживаться на ней при отрицательных температурах до минус 60 °С;

        • быть устойчивыми к воздействию воды и углеводородов, а также агрессивных сред (сероводород, углекислота и т.д.);

        • храниться в закрытых емкостях, без потери технологических свойств, определяемых техническими условиями на конкретную смазку, не менее 3 лет при температуре до минус 30 °С.

          Примечание – Требованиям, указанным в настоящем пункте, соответствуют пластичные герметизирующие смазки, приведенные в таблице А.2 (приложение А). Методы испытаний смазок на соответствие требованиям настоящего пункта изложены в ГОСТ 9566, стандартах, указанных в п. 5.3, в API RP 5A3: 2003 [6], в технических условиях на смазки.

      3. Использование резьбовых смазок после гарантийного срока хранения допускается при подтверждении технологических свойств, указанных в технических условиях на конкретную смазку, по результатам испытаний в соответствии с ГОСТ 9.080, ГОСТ 1929, ГОСТ 2477, ГОСТ 5346, ГОСТ 6793, ГОСТ 7142.


         

    6. Требования к технологии применения уплотнительных средств


       

      1. Подготовка резьбы

        1. Подготовленные к спуску обсадные трубы должны быть оснащены специальными защитными протекторами.

        2. При отсутствии протекторов или их значительном разрушении необходимо провести тщательный визуальный контроль состояния резьбы и уплотнительных поверхностей

          «металл-металл» с целью выявления возможных механических и коррозионных повреждений.

        3. Защитные протекторы должны соответствовать следующим требованиям API Spec. 5CT: 2001 [1]:

          • протекторы, устанавливаемые на наружную и внутреннюю резьбу трубы, должны иметь необходимую конструкцию, материал, механическую прочность, обеспечивающие защиту резьбы и торца трубы от повреждений при обычных условиях погрузочно-разгрузочных операций и транспортировки;

          • протекторы на наружную резьбу должны покрывать всю длину резьбы на трубе, протекторы на внутреннюю резьбу должны покрывать эквивалентную полную длину внутренней резьбы;

          • протекторы должны обеспечивать отсутствие инфильтрации пыли и воды на резьбовые поверхности;

          • материал протекторов должен выдерживать рабочую температуру от минус 46 °С до

            плюс 66 °С и не должен содержать химические соединения, способные вызывать коррозию или сцепление протекторов с резьбами.

            Примечание – Требованиям, указанным в настоящем пункте, отвечают протекторы, выпускаемые по ТУ 2291-003-79238319-06 [7], а также протекторы, изготавливаемые в соответствии с API Spec. 5CT: 2001 [1].

        4. Перед началом работ по подготовке резьбы необходимо:

          • снять защитные протекторы с муфты (или раструбной части трубы) и ниппельного конца трубы;

          • очистить резьбовые и уплотнительные поверхности от смазочных материалов с помощью жидких растворителей;

          • с помощью неметаллических щеток удалить с резьбы твердые вещества;

          • высушить резьбовые и уплотнительные поверхности после удаления смазки и промывки;

          • очистить, промыть и высушить защитные протекторы.

        5. Подготовка резьбы и нанесение уплотнительного материала осуществляются на трубной базе или непосредственно на буровой площадке.

    1. Нанесение уплотнительного материала на резьбовые поверхности

      1. К применению допускается только эксплуатационная герметизирующая смазка (далее – смазка), хранившаяся в плотно закрытых емкостях и не содержащая посторонних примесей и загрязнений.

      2. Не допускается смешивание разных типов смазок и разбавление их с целью разжижения.

      3. Перед нанесением на резьбу следует тщательно перемешать смазку.

      4. Для нанесения смазки на резьбу используют неметаллические чистые щетки или шпатели.

      5. Смазку наносят на всю поверхность резьбы муфты и на половину поверхности резьбы ниппеля, начиная с торца.

      6. Следует избегать нанесения чрезмерного количества смазки.

      7. Для нанесения оптимального количества смазки на резьбу оператор должен быть обеспечен специальными дозировочными устройствами или приспособлениями.

      8. После нанесения смазки вновь устанавливают чистые протекторы на резьбовые части трубы.

      9. Специальные смазывающие покрытия, применяемые вместо резьбовых смазок и рекомендованные для соединений обсадных труб в горизонтальных скважинах, должны обладать не только антизадирными, но и герметизирующими свойствами (обеспечивать герметичность резьбы согласно п. 5.2 настоящего стандарта).

    1. Хранение труб с нанесенной на резьбу эксплуатационной смазкой

      1. Хранение труб с нанесенной на резьбу эксплуатационной смазкой и имеющих защитные протекторы допускается не более 3 месяцев.

      2. В случае превышения допускаемых сроков хранения или отсутствия сведений о времени нанесения смазки необходимо осуществить замену смазки на резьбе.

  1. Требования к технологии свинчивания резьбовых соединений обсадных труб


     

    1. На резьбовых участках подготовленной к спуску трубы следует ослабить защитные протекторы, но не снимать их.

      Примечание – Протекторы защищают резьбу от механических повреждений, возможных при транспортировке труб к устью скважины (подъеме, при прохождении трубы через проем буровой вышки и т.д.).

    2. При необходимости шаблонирования протекторы, изготовленные в виде заглушек, следует заменить чистыми предохранительными деталями с открытым концом для предупреждения повреждения резьбы металлическим шаблоном.

    3. После подъема трубы в вертикальное положение необходимо ее отцентрировать, используя компенсаторы веса трубы, после чего снять протектор с ниппельного конца.

    4. Проверить состояние смазочного слоя. При необходимости добавить смазки чистой щеткой или шпателем. Добавлять следует смазку той же марки. При ее отсутствии следует полностью очистить резьбу от смазки и нанести другую.

    5. Следует предотвращать повреждения вершины профиля резьбы. Для этого посадку трубы в муфту следует выполнять вручную, избегая падения трубы в муфту.

    6. Ниппельную часть трубы ввернуть в муфту вручную.

    7. Свинчивание резьбовых соединений выполнять ключами, позволяющими проводить контролируемое свинчивание с регистрацией моментов свинчивания и записью диаграммы свинчивания.

      Указанные ключи относятся к слесарно-монтажному инструменту и должны быть сертифицированы в соответствии с Номенклатурой [8] и иметь разрешение в соответствии с РД-03-10-2004 [9].

    8. В процессе свинчивания необходимо удерживать нижнюю трубу за тело трубы, а не за муфту, т.к. величина крутящего момента зависит от диаметра трубы.

    9. При расчете крутящего момента необходимо учитывать поправочный коэффициент герметизирующей смазки, указанный в паспорте смазки, путем умножения на соответствующую величину момента.

    10. Работа оператора должна быть ограничена диапазоном допустимых изменений момента свинчивания (максимальное и минимальное значения). Не допускается спуск труб с соединениями, свинченными с величиной момента, находящейся вне границ заданного диапазона.

    11. При проведении работ необходимо придерживаться оптимальной величины момента свинчивания, которая на 10 % ниже максимального значения и на 10 % выше минимального значения.

    12. Окончанию процесса свинчивания соответствует пиковое значение на диаграмме свинчивания, означающее, что ниппель достиг упорного заплечика и произошло перекрытие металлических уплотнительных поверхностей (см. рисунок 1).


       

  2. Стендовые испытания натурных резьбовых соединений обсадных труб, предназначенных для эксплуатации в условиях высоких изгибающих нагрузок

    1. С целью определения пригодности резьбовых соединений для эксплуатации в горизонтальных скважинах проводят стендовые статические и динамические (термоциклические) испытания натурных образцов обсадных труб, подвергнутых изгибу.

    2. Стендовые испытания проводят на этапе подготовки заключения о качестве и соответствии условиям эксплуатации металла труб и резьбовых соединений, а также заключения о проведении испытаний резьбовых смазок для резьбовых соединений трубной продукции, в т.ч. при отрицательных температурах.

    3. Динамические термоциклические испытания приводят к циклическим колебаниям осевых, тангенциальных и радиальных напряжений, что обеспечивает приближение условий испытаний к работе резьбовых соединений в скважине. При этом наложение изгибающей силы ужесточает режим испытания, повышает вероятность разгерметизации резьбовых соединений и позволяет оценить эффективность конструкций резьбовых соединений и герметизирующих средств в условиях высоких изгибающих нагрузок.

    4. Стендовые испытания натурных резьбовых соединений обсадных труб, предназначенных для эксплуатации в условиях высоких изгибающих нагрузок, проводят по методике, приведенной в приложении Б.

Приложение А

(рекомендуемое)


 

Резьбовые соединения и пластичные герметизирующие смазки для обсадных труб горизонтальных скважин


 

Таблица А.1 – Резьбовые соединения с уплотнением «металл-металл» для обсадных труб горизонтальных скважин


 

Марка резьбового соединения

Тип конструкции узла уплотнения

Область применения


 

Tenaris Blue, TMK GF, NK 3 SB, NK HW

Конус-сфера (сочетание конических и сферических уплотнительных поверхностей)

Для соединений обсадных труб горизонтальных скважин на участках с интенсивностью

искривления 10°/10 м и более


 

BDS

Цилиндр-сфера (сочетание цилиндрических и сферических уплотнительных поверхностей)

Для соединений обсадных труб горизонтальных скважин на участках с интенсивностью

искривления 10°/10 м и более


 

Hydril 563, VAM TOP

Конус-конус (сочетание конических уплотнительных поверхностей)

Для соединений обсадных труб горизонтальных скважин на участках с интенсивностью

искривления 10°/10 м и более


 

Таблица А.2 – Герметизирующие пластичные смазки для резьбовых соединений обсадных труб горизонтальных скважин


 

Наименование (марка) герметизирующей смазки

Область применения

Поправочный коэффициент крутящего момента


 

1 Bestolife 2010NM Ultra

Для резьбовых соединений с уплотнением

«металл-металл» любых конструкций, отвечающих требованиям стандартов ГОСТ 632 и API Spec. 5CT: 2001 [1], эксплуатируемых в арктической зоне или в других зонах в зимний период


 

0,9


 

2 Bestolife 2000NM

Для резьбовых соединений с уплотнением

«металл-металл» любых конструкций, отвечающих требованиям стандартов ГОСТ 632 и API Spec. 5CT: 2001 [1], эксплуатируемых в умеренных климатических зонах или в других зонах в летний период


 

0,9

Приложение Б

(обязательное)


 

Методика стендовых испытаний натурных резьбовых соединений обсадных труб, предназначенных для эксплуатации в условиях высоких изгибающих нагрузок


 

Б.1 Образцы для испытаний

Б.1.1 К испытаниям принимают натурные образцы трубных резьбовых соединений, изготовленные из промышленно выпускаемых обсадных труб и отвечающие требованиям соответствующих стандартов или технических условий.

Б.1.2 Натурный трубный образец состоит из следующих основных частей:

  • двух отрезков труб, концы которых имеют два варианта обработки:

    а) первый вариант – один конец имеет наружную резьбу, подлежащую испытанию, а второй – специально обработан для присоединения заглушки;

    б) второй вариант – оба конца имеют наружную резьбу, подлежащую испытанию;

  • соединительной муфты;

  • двух торцевых заглушек для труб с отверстиями и ниппелями для подачи и сброса из образца воды или газа;

  • металлического вкладыша для снижения объема газа в образце с целью обеспечения безопасности работ при высоких давлениях.

При испытаниях безмуфтовых труб натурный образец состоит из двух частей – ниппельной и раструбной.

Б.1.3 Длина натурного образца в собранном виде определяется размерами испытательной ванны стенда.

Б.1.4 Торцевые заглушки могут быть специальной конструкции либо выполнены в виде полумуфт со стандартной резьбой.

Б.1.5 Образцы для испытаний могут быть полностью или частично собраны в заводских условиях.

Б.1.6 Резьбовые соединения, свинчиваемые непосредственно перед испытаниями, должны быть подвергнуты тщательному визуальному контролю.

Б.1.7 На наружной поверхности резьбы и специальных уплотнительных элементов не должно быть механических и коррозионных повреждений, а также заводского брака.

Б.2 Свинчивание резьбовых соединений испытуемых образцов

Б.2.1 Резьбовые пары испытуемого образца очищают от загрязнений, промывают керосином или уайт-спиритом, смазывают машинным маслом и свинчивают от руки в соответствии с установленными для данного типа резьбового соединения требованиями.

Б.2.2 Измеряют фактический натяг резьбовой пары – расстояние между торцом муфты и концом сбега резьбы на ниппеле. Если фактический натяг не укладывается в допуски, предусмотренные стандартом для данного типа соединения, то такое резьбовое соединение должно быть отбраковано либо использовано в специальных исследованиях.

Б.2.3 Резьбовые пары развинчивают и вновь свинчивают с нанесением на резьбу соответствующей герметизирующей смазки. При этом подготовку резьбовых поверхностей, герметизирующих смазок и нанесение их на резьбу проводят в соответствии с технологическими инструкциями по их применению.

Б.2.4 Свинчивание каждой резьбовой пары производят в соответствии с требованиями стандартов или технических условий на трубы с данным типом соединения при соблюдении установленных крутящих моментов и обязательной их регистрацией.

Б.2.5 В натурный образец помещают металлический вкладыш и производят свинчивание торцевых заглушек.

Б.3 Методика расчета параметров испытания

Б.3.1 Внутреннее давление, при котором напряжения в теле трубного образца достигают минимального нормативного предела текучести Р, МПа, вычисляют по формуле

2δ

image

T

 

= σ ⋅ ,

min Dн

(Б.1)

где σTmin – минимальный нормативный предел текучести, МПа;

δ – толщина стенки трубы, м;

Dн – номинальный наружный диаметр трубы, м.

Внутреннее давление гидроиспытания не должно создавать нагрузки в теле трубы, превышающие 0,90σTmin.

Б.3.2 Предельный (минимально допустимый) радиус кривизны обсадной трубы, исходя из условий упругих деформаций материала труб, Rmin, м, вычисляют по формуле

R min =

image

ED н ,

T

 

2σ

min

(Б.2)


 

где Е – модуль продольной упругости стали, МПа.

Фактический радиус кривизны обсадной трубы должен иметь значение больше Rmin

(Rmin).

Б.3.3 Допустимая интенсивность искривления обсадной колонны i, град/10 м, определяется соотношением

= 573/R. (Б.3)

Б.3.4 Из соотношения (Б.3) находят радиус искривления R, м, по формуле


 

= 573/i. (Б.4)


 

Используя найденное значение радиуса искривления R, вычисляют величину стрелы прогиба натурного трубного образца f, м, по формуле

image

⎛ l 2 

R2  ⎜ ⎟,


 

(Б.5)

4

 

⎜ ⎟

⎝ ⎠

где – расстояние между опорами (по дуге) при изгибе, м.

Величину l, м, определяют по формуле

= R(π/90°)·arcsin[l1/(2R)], (Б.6) где l1 – расстояние между опорами по прямой линии, м.

Б.4 Проведение испытаний

Б.4.1 Натурный трубный образец 1, собранный в соответствии с требованиями стандартов или технических условий, устанавливают на опоры круглого сечения, смонтированные на специальной раме 2, как показано на рисунке Б.1.

Б.4.2 С помощью поперечной балки-кулисы механическим способом или с использованием домкрата создают усилие изгиба и фиксируют изгиб с помощью фиксаторов 3 (один


 

image

1 – натурный образец; 2 – рама; 3 – фиксаторы; – усилие изгиба; – стрела прогиба Рисунок Б.1

из них на рисунке Б.1 не показан) с заданной стрелой прогиба (реализация схемы трехточечного изгиба). Значение стрелы прогиба регистрируют с помощью индикатора часового типа. Б.4.3 Образец 1 заполняют водой и проводят статические испытания (опрессовки) сту-

пенчато (начиная с 10 МПа), наращивая давление воды на 5÷10 МПа до максимального

с выдержкой на каждой ступени внутреннего давления по 15 минут. Опрессовки водой проводят на давление с повышающим коэффициентом, регламентированным ПБ 08-624-03 (пункт 2.6.9) [10].

Б.4.4 Образец 1 (если он сохранил герметичность) в изогнутом состоянии погружают вместе с рамой 2 в испытательную ванну 4, как показано на рисунке Б.2.

Б.4.5 Продувают образец 1 от остатков воды и заполняют его газом (природным или инертным).

Б.4.6 Создают внутреннее давление газа в 10 МПа.

Б.4.7 Заполняют ванну 4 водой и выдерживают образец 30 минут (для усиления температурного фактора вместо воды в испытательной ванне может быть использовано масло).

Б.4.8 В случае герметичности образца давление повышают на 5÷10 МПа и вновь выдержи-

вают 30 минут. Операцию повторяют до максимальной ступени внутреннего давления. На максимальной ступени давления образец выдерживают 24 часа при температуре от 16 °С до 20 °С.

Б.4.9 Проводят динамические термоциклические испытания образца, выдерживая его в испытательной ванне, температура воды в которой стократно меняется с холодной (от 16 °С до 20 °С) на горячую (от 90 °С до 95 °С) и обратно, что сопровождается колебанием давления

внутри образца и, соответственно, изменением всех напряжений и деформаций в натурном трубном образце.


 

image

4 – испытательная ванна; р – внутреннее давление газа в образце Рисунок Б.2

Б.4.10 Контроль утечек осуществляется визуально (по появлении из резьбы газовых пузырьков).

Б.4.11 Испытания могут проводиться в более длительном режиме, когда статические опрессовки (с выдержкой 24 ч) и динамические испытания (100 циклов смены температур) проводят на каждой ступени внутреннего давления начиная с 10 МПа и до максимального значения.

Б.4.12 Критерием отбраковки резьбового соединения является нарушение герметичности образца (появление стабильной течи или периодической, возникающей при изменениях давления в диапазоне, ограниченном максимальным давлением испытания) на любом этапе испытаний.

Б.4.13 Операции на стенде должны проводиться в соответствии с технологическим регламентом и инструкциями, содержащими требования техники безопасности с учетом конструктивных особенностей конкретного испытательного стенда.


 

[1] Стандарт Американского нефтяного института

API Specification 5CT: 2001*

Библиография

Specification for Casing and Tubing


 

[2] Технические условия НПО «Триада-пластик» ТУ 6-05-1388-86

Лента резьбоуплотнительная из фторопластового уплотнительного материала (ФУМ)


 

[3] Технические условия ЗАО «Кварт»

ТУ 38101440-82

Состав УС-1 уплотнительный резьбовой


 

[4] Технические условия ОАО «Пластполимер» ТУ 6-05-1584-86

Смола эпоксидная модифицированная К-153А


 

[5] Определение пределов плотности резьбовых соединений обсадных и насоснокомпрессорных труб с различными герметизирующими средствами. Методические рекомендации (утверждены начальником Управления по бурению Миннефтепрома СССР 10.07.75; начальником Управления по бурению Мингазпрома СССР 14.07.1975; начальником Управления глубокого разведочного бурения Мингео СССР 14.07.75; начальником Главтрубостали Минчермета СССР 15.07.75)


 

[6] Стандарт Американского нефтяного института API RP 5A3: 2003*

Recommended Practice on Thread Compounds for Casing, Tubing and Line Pipe, Second Edition


 

[7] Технические условия ООО «Полимерпром» ТУ 2291-003-79238319-06

Протекторы резьбовые из полиэтилена армированные, неармированные и со стальной обечайкой для защиты резьбы обсадных и насоснокомпрессорных труб и муфт к ним, выпускаемых по ТУ, ГОСТ и АРI Sрес. 5СТ


 

[8] Номенклатура продукции и услуг (работ), подлежащих обязательной сертификации (утверждена постановлением Госстандарта России от 30.07.2002 № 64)

[9] Руководящий документ Ростехнадзора

РД 03-10-2004

[10] Правила безопасности Госгортехнадзора России ПБ 08-624-03


 

Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности


 

image

* Оригинал стандарта находится в ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ».


 

image


 

ОКС 75.180.20


 

image

Ключевые слова: герметичность, резьбовые соединения, обсадные трубы, высокие изгибающие нагрузки, технические требования, конструкции соединений, средства уплотнения, смазка


 

Корректура А.В. Казаковой

Компьютерная верстка Н.А. Владимирова


 

image

Подписано в печать 05.06.2008 г.

Формат 60x84/8. Гарнитура «Ньютон». Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 2,8. Заказ 169


 

image

ООО «ИРЦ Газпром» 117630, Москва, ул. Обручева, д. 27, корп. 2. Тел.: (495) 719-64-75, 719-31-17.


 

Отпечатано в ЗАО «Издательский Дом Полиграфия»