Обсадные трубы и их соединения Обсадная труба

Обсадные трубы и их соединения

Обсадная труба по ГОСТ 632— 64 и муфта к ней.

Профиль резьбы по ГОСТ 632— 64

Элементы резьбового соединения обсадных труб

Треугольная резьба на концах трубы: • снижение прочности на растяжение на 55– 70%; • по виткам резьбового соединения образуется непрерывный канал, снижающий его герметичность.

Профиль трапецеидальной резьбы

Конусная трапецеидальная резьба: • прочность резьбового соединения на 25– 50 % выше по сравнению с треугольной резьбой. • Применяется в муфтовых трубах ОТТМ 1, ОТТГ 1 и в безмуфтовых трубах типа ТБО-4 и ТБО-5.

Трубы с трапецеидальной резьбой

Соединение обсадных труб ОТТГ 1

Резьбовое соединение труб ОГ-1 м

Импортные трубы и их соединения

Резьбовое соединение Баттрес

Импортные трубы Н 40, С 75 и др. (Цифры -предел текучести PSI (тыс. фунтов на кв. дюйм). Для скважин с сернистой средой –С 75; L -80; С 95/ Для экстремальных условий Q 125, V 140, V 155/ Для скважин с сероводродной средой SM 85 SS, SM 90 SS, SM 95 SS (Сумитомо Металл). Для скважин с углекислотной средой C 75, L 80, C 95, H 11. Для холодных климатических условий LT 95, LT 110, LT 125 (Нирон Кокан).

Взаимозаменяемость импортных (АНИ 3 СТ) и отечественных (ГОСТ 632 -80) обсадных труб и резьбовых соединений Импортные трубы Отечественные Резьбовые соединения обсадных трубы Группа σт, Импортн. Отечеств. Прочн. кг/мм 2 Группа труб Марка стали Низкопрочные Н-40 27, 6 - - J-55, К-55 37, 9 Д 38, 7 - - К 60, 0 N-80 55, 2 Е 56, 2 L-80 С-95 55, 2 62, 0 65, 5 Л 66, 8 P-110 Q- 125 75, 8 86, 0 М - 77, 3 - С ограниченны м пределом текучести Высокопрочные σт, кг/мм 2 Стандартная (АНИ и ГОСТ) резьба Треугольного профиля (длинная и (короткая), в т. ч. короткая), с фторопласт. в т. ч. с тефлон. кольцом Батресс, в т. ч. ОТТМ, в т. ч. с с тефлоновым фторопластов кольцом ым кольцом Экстрем Лайн Нет аналога Нестандартная (фирменная) резьба VAM- Валлурек, ОТТГ BDS- Maннесм. , FCХ-Кавасаки, NK-3 SB-Ниплон Кокан и т. д.

Резьбы «Премиум» Соединение ТМК FMC Соединение предназначено для крепления вертикальных и наклонно-направленных скважин нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. • Соединение имеет повышенную герметичность в сравнении с резьбовыми соединениями без узла уплотнения и стандартными соединениями с узлом уплотнения. • Герметичность обеспечивается узлом уплотнения «металл–металл» , имеющим радиальное уплотнение и упор, состоящие из соответствующих конических поверхностей на трубе и в муфте. Конструкция радиального уплотнения позволяет проводить повторную разборку резьбового соединения без повреждений уплотнительных поверхностей за счет быстрого входа и выхода в зоне контакта. • Резьба трапецеидальная упорная коническая. • Конусность резьбы 1: 16. • Шаг резьбы 5, 08 мм. • Угол опорной грани профиля резьбы +3°. • Угол закладной грани профиля резьбы +10°. • Резьба выполняет в соединении несущую функцию и обеспечивает дополнительную герметичность.

Резьбы «Премиум» Соединение ТМК GF Соединение предназначено для крепления вертикальных и наклоннонаправленных скважин нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений с высокой степенью искривления ствола. Герметичность соединения обеспечивается узлом уплотнения «металл– металл» , состоящим из радиального уплотнения и упора. • Радиальное уплотнение состоит из сферической поверхности на трубе и конической в муфте и позволяет соединению оставаться герметичным при действии значительных изгибающих нагрузок. Конструкция радиального уплотнения позволяет проводить повторную разборку резьбового соединения без повреждений уплотнительных поверхностей за счет быстрого входа и выхода в зоне контакта. • Упор состоит из соответствующих конических поверхностей трубы и муфты и является дополнительным барьером герметизации. • Резьба трапецеидальная упорная коническая. • Конусность резьбы 1: 16. • Шаг резьбы 5, 08 мм. • Угол опорной грани профиля резьбы минус 4°. Снижает возможность выхода резьбы ниппеля из зацепления с резьбой муфты при растяжениях и изгибах, позволяет снизить величину радиального натяга в резьбе, что улучшает свинчиваемость соединения и износостойкость резьбы. Отрицательный угол наклона опорной грани позволяет исключить возможность выхода резьбы ниппеля из зацепления с резьбой муфты (страгивание) при растяжениях и изгибах, поэтому разрушающая нагрузка соединения практически равна разрушающей нагрузке тела трубы на растяжение. • Угол закладной грани профиля резьбы +24°. Улучшает свинчиваемость соединения. Конструктивный зазор по наружному диаметру резьбы улучшает свинчиваемость соединения и повышает износостойкость резьбы. • Радиусы профиля резьбы разведены для получения гарантированного контакта по прямолинейному участку опорной грани для повышения устойчивости к истиранию и износостойкости резьбы при свинчивании – развинчивании. • Оптимизированный зазор между закладными гранями резьбы трубы и муфты повышает сопротивляемость сжимающим нагрузкам и предохраняет герметизирующий узел от повреждений.

Условное обозначение муфт должно включать: тип соединения, условный диаметр трубы, группу прочности, вид муфты (для специальных муфт к трубам ОТТМ и ОТТГ) и обозначение стандарта. Примеры условных обозначений Трубы из стали группы прочности Д, с условным диаметром 245 мм, с толщиной стенки 10 мм и муфты к ним: 245 х10 -Д ГОСТ 632 -80 - для труб с короткой треугольной резьбой; У-245 х10 -Д ГОСТ 632 -80 - для труб с удлиненной треугольной резьбой; У-245 -Д ГОСТ 632 -80 - для муфт к этим трубам; ОТТМ-245 х10 -Д ГОСТ 632 -80 - для труб с трапецеидальной резьбой; ОТТМ-245 -Д ГОСТ 632 -80 - для муфт нормальных к этим трубам; ОТТМ-245 -Д-С ГОСТ 632 -80 - для муфт специальных (с уменьшенным наружным диаметром) к этим трубам; ОТТГ-245 х10 -Д ГОСТ 632 -80 - для труб с высокогерметичными соединениями.

Сварные соединения обсадных труб

Трубы обсадные большого диаметра • • Выпускаются по специальным ТУ; Диаметр 530 -820 мм; Толщина стенки 9 – 14 мм; Материал Ст-4, Ст-5, Ст-6 Предел текучести 24 -30 кг/мм 2; Технология изготовления - ; Технология спуска -.

Обсадные трубы толстостенные • Область применения – для участков с повышенным наружным избыточным давлением; • Выпускаются по ТУ; • Диаметр 219 мм; δ = 13 -15 мм; • Диаметр 244, 5; 298 мм; δ = 18 -20 мм. • Группа прочности: Д, Е, К, L.

Прочность обсадных труб и их соединений при осевом растяжении

Сопротивляемость обсадных труб избыточному гидравлическому давлению

Условия работы обсадных труб на различных этапах жизни скважин • • • Спуск обсадной колонны; Цементирование; Опрессовка; Освоение и эксплуатация; ГРП; Конец эксплуатации

Принципы расчета обсадных колонн Вид расчета Уравнение Обозначения На Рниz Ркр/n 1 наружное Рниz Р кр/n 1 избыточное давление n 1 - коэффициент запаса прочности на смятие. Ркр – критическое наружное давление, при котором напряжения в теле трубы достигают предела текучести. Определяется по формуле Саркисова На Рвиz Рт/n 2 внутреннее избыточное давление n 2 - коэффициент запаса прочности на внутреннее давление. Рт - допустимое внутренне давление, определенное по формуле Барлоу. На растяжение Q [Р] Для труб с треугольной резьбой [ Р ]=Рст/n 3 Рст – страгивающая нагрузка, при которой напряжения в опасном сечении резьбового соединения достигают предела текучести, рассчитывается по формуле Яковлева. Для труб с трапецеидальной резьбой допустимая растягивающая нагрузка [ Р ] является справочной величиной.

Рниz = Pнz - Рвz Рвиz = Р`вz - Pнz

Определение наружных давлений

Определение внутренних давлений

Схемы уровней флюидов в нефтяных (а, б, в), газовых (г) и газожидкостных (д) скважинах

Минимально необходимое (нормативное) избыточное внутреннее устьевое давление при испытании на герметичность (Роп. норм. )

Определение избыточных давлений

Конструирование обсадной колонны

Рекомендуемые типы герметизирующих средств для резьбовых соединений обсадных колонн Интенсивность искривления, град. /10 м до 2, 0 до 5, 0 до 10, 0 свыше 10, 0 до 2, 0 до 5, 0 до 10, 0 свыше 10, 0 Сочетание резьбы соединений и герметика средств Рекомендуемое Допускаемое Жидкая среда Треугольная (Р-2, Рдо 25, 0 ОТТМ (Р-2, Р-402) Треуг. с тефл. кольцом свыше 25, 0 ОТТМ (Р-2, Р-402) до 25, 0 ОТТМ (Р-2, Р-402) Треуг. с тефл. кольцом свыше 25, 0 ОТТМ с тефл. кольц. ОТТМ (Р-2, Р-402) ОТТМ с тефл. кольц до 25, 0 ОТТГ (Р-2, Р-402) свыше 25, 0 ТБО (Р-2, Р-402) ОТТГ (Р-2, Р-402) до 25, 0 ТБО (Р-2, Р-402) ОТТГ (Р-2, Р-402) свыше 25, 0 VAM и др. аналоги ТБО (Р-2, Р-402) Газовая среда ОТТМ с тефл. кольц. Треугольная с тефл. к. до 25, 0 ОТТМ с тефл. кольцом свыше 25, 0 ОТТГ (Р-2, Р-402) до 25, 0 ОТТГ (Р-2, Р-402) ОТТМ с тефл. кольцом свыше 25, 0 ТБО (Р-2, Р-402) ОТТГ (Р-2, Р-402) до 25, 0 ТБО (Р-2, Р-402) ОТТГ (Р-2, Р-402) свыше 25, 0 VAM и др. аналоги ТБО (Р-2, Р-402) до 25, 0 VAM и др. аналоги ТБО (Р-2, Р-402) свыше 25, 0 VAM и др. аналоги Избыточное внутреннее давление, МПа

Особенности расчета обсадных колонн для наклонно-направленных скважин

Принципы расчета обсадных колонн в н-н скважинах • Рассчитываются наружные и внутренние избыточные давления (по вертикальной проекции). • При расчете длин секций учитывается их удлинение по сравнению с вертикальной проекцией. • При общем удлинении менее 50 м допускается проведение расчета как для вертикальной скважины. • При большем удлинении для труб с треугольной резьбой корректируется запас прочности на растяжение в зависимости от интенсивности искривления (расчетный или измеренный) (формула, см. след. Слайд) • Для труб с трапецеидальной резьбой при интенсивности искривления до 5 град/ 10 м и до 3 град/ 10 м расчет проводится без учета искривления. • При большей интенсивности искривления [P] уменьшают на 10 %. • Вес секций и колонн принимают по весу в воздухе.

Необходимые коэффициента запаса прочности на страгивание резьб (пстр) обсадных труб групп прочности Д (а), Е (б) и Л (в) при креплении наклонных скважин

Особенности расчета промежуточных колонн • • - Расчетные схемы. Определение наружных давлений. Определение максимальных внутренних давлений: Для колонн оборудуемых ПВО рассчитывается устьевое давление, затем давление опрессовки (условия замещения бурового раствора …). Для колонн не оборудуемых ПВО (гидростатическое давление утяжеленного бурового или тампонажного раствора). Определение минимальных внутренних давлений: При возможном поглощении [Н= (0, 3 -0, 4)L]. При возможном нефте-газопроявлении при открытом устье. При бурении под следующую колонну газом или пеной.

Особенности расчета ОК для горизонтальных скважин • Рн и Рв рассчитываются для вертикальных проекций скважин. • n 1 – для горизонтального участка 1, 3 – 1, 5 в зависимости от устойчивости коллектора. • n 3 определяется с учетом интенсивности искривления. • Осевая нагрузка – повесу колонны в воздухе. • Для нижних секций - трубы с трапецеидальной резьбой с заходом не менее 50 м внутрь предыдущей колонны.

Рекомендации по расчету импортных труб • Действующие нагрузки – расчет аналогичен. • n 1 – 1, 125 -1, 25 в интервале продуктивного пласта в зависимости от …. . • n 1 – 1, 125 для остальной части колонны. • n 2 -1, 1 • n 3 – для растяжения по резьбе 1, 75, для растяжения по телу трубы 1, 25