Меню

Технология производства труб бурильных труб



способ изготовления насосно-компрессорных и бурильных труб

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии неразъемного соединения замков при изготовлении насосно-компрессорных труб и бурильных труб. Устройство собирают из гладких труб и отдельно изготовленных муфт методом воздействия на часть муфты деформирующей силой. На одной половине муфты нарезается замковая резьба, с помощью которой трубы соединяются между собой, второй половиной муфты соединяются с трубой. В месте нахождения конца трубы на внутренней поверхности выполняют конусную проточку с длиной 0,1-0,3 диаметра трубы с конусностью 1:20 — 1:50, на остальной части выполняются проточки треугольной формы глубиной 0,1-0,15 толщины стенки трубы, а диаметр части муфты с замковой резьбой равен диаметру редуцирующей втулки. Материал муфты по прочности выше или равный прочности трубы. Муфта внутри имеет упор для трубы, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра трубы на 0,3-0,5 мм. Во время редуцирования внутрь муфты устанавливается оправка с конусностью 1: 70 — 1:120 и средним диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, которая после окончания редуцирования извлекается. Изобретение упрощает изготовление труб. 3 ил.

Формула изобретения

Способ изготовления насосно-компрессорных и бурильных труб, включающий установку на гладкую трубу цилиндрических муфт с замковой резьбой, последующее редуцирование муфт и трубы до придания всей поверхности цилиндрической формы, отличающийся тем, что на внутренней поверхности муфты в месте соединения с трубой выполнена конусная проточка длиной 0,1-0,15 толщины стенки трубы, с конусностью 1:20-1:50, на остальной части выполнены проточки треугольной формы глубиной 0,1-0,15 толщины стенки трубы, длина устанавливаемой на трубу части муфты составляет 1,5-2 диаметра трубы, диаметр части муфты с замковой резьбой равен диаметру редуцирующей втулки, материал устанавливаемой на трубу муфты по прочности выше или равен прочности трубы, муфта имеет упор для трубы, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра трубы на 0,3-0,5 мм, во время редуцирования внутрь трубы на длину редуцирования муфты устанавливается оправка со средним диаметром, равным внутреннему диаметру трубы и конусностью 1,70-1:120.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии неразъемного соединения замков при изготовлении насосно-компрессоных труб (НКТ) и бурильных труб (БТ), и может быть использовано при бурении, ремонте и эксплуатации скважин в нефтегазовой и горной промышленности.

Известна технология изготовления НКТ и БТ с резьбами, которые нарезаются на концах гладких труб или труб с высаженными концами и специально изготовленными муфтами, с помощью которых трубы соединяются между собой.

Недостатками этой технологии являются:
— сложность изготовления труб с высадкой концов внутрь или наружу,
— сложность нарезания резьбы на трубах большой длины,
— сложность изготовления труб одинаковой и определенной длины,
— различная прочность на разрыв по телу трубы и по резьбе.

Известен также способ неразъемного соединения металлических труб (1), включающий установку на трубы с внешней стороны обжимной цилиндрической муфты с последующим редуцированием трубы и муфты.

Недостатком этого способа является низкая прочность соединения на скручивание и на растяжение.

Техническая задача — упрощение изготовления НКТ и БТ, создание равнопрочных труб по резьбе и по телу трубы, возможность изготовления НКТ и БТ одинаковой и определенной длины.

Поставленная задача достигается тем, что НКТ и БТ собирают из гладких труб и отдельно изготовленных муфт методом воздействия на часть муфты деформирующей силой. На одной половине муфты нарезается замковая резьба, с помощью которой трубы соединяются между собой, второй половиной муфты соединяются с трубой. В месте нахождения конца трубы на внутренней поверхности выполняют конусную проточку с длиной 0,1-0,3 диаметра трубы с конусностью 1: 20-1: 50, на остальной части выполняются проточки треугольной формы глубиной 0,1-0,15 толщины стенки трубы, а диаметр части муфты с замковой резьбой равен диаметру редуцирующей втулки. Материал муфты по прочности выше или равный прочности трубы. Муфта внутри имеет упор для трубы, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра трубы на 0,3-0,5 мм. Во время редуцирования внутрь муфты устанавливается оправка с конусностью 1:70-1:120 и средним диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, которая после окончания редуцирования извлекается. Деформирующая сила направляется под углом 70-84 o к наружной поверхности муфты, начиная от резьбовой части муфты.

Предварительное изготовление муфты с замковой резьбой дает возможность улучшения качества резьбы и возможность изготовления их на станках с ЧПУ. Проточки на внутренней поверхности обеспечивают после редуцирования необходимую герметичность, а конусная проточка способствует увеличению прочности на растяжение. Длина редуцируемой части муфты, равная 1,5-2 диаметрам трубы, обеспечивает также необходимую прочность и герметичность соединения после редуцирования. Прочность материала муфты выше прочности материала трубы дает возможность изготовления равнопрочных НКТ и БТ по телу трубы и по резьбе. Упор в муфте позволяет упростить сборку НКТ и БТ, так как муфта на трубе фиксируется перед редуцированием. Наличие внутри трубы и муфты оправки во время редуцирования позволяет предотвратить образование выступов на внутренней поверхности трубы, а конусность оправки позволяет свободно извлекать оправку после редуцирования. Редуцирование от резьбовой части муфты не позволяет перемещаться трубе относительно муфты во время редуцирования. Диаметр муфты в месте нарезки резьбы, равный диаметру редуцируемой втулки, позволяет деформировать муфту только в месте соединения с трубой, не изменяя формы резьбы.

Таким образом, совокупность признаков заявляемой технологии дает возможность упростить изготовление НКТ и БТ, создать НКТ и БТ, равнопрочные по резьбе и по телу трубы, изготавливать НКТ и БТ определенной и одинаковой длины, это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг. 1 и 2 показано расположение трубы 1 и муфт 2 относительно друг друга до редуцирования. На внутренней поверхности муфты, соединяемой с трубой, выполнена конусная проточка 3 и проточки треугольной формы 4, в конце проточек выполнен упор для трубы 5, диаметр которого больше внутреннего диаметра трубы. Редуцирующая втулка 6 находится на той части муфты, где нарезана замковая резьба. Внутри трубы находится оправка 7. На фиг.3 показано положение трубы и муфты после редуцирования. Диаметр всей муфты стал равным внутреннему диаметру редуцирующей втулки. За счет деформации муфты и трубы их внутренняя поверхность приняла форму оправки, т.е. конусность в месте соединения. В месте конусной проточки за счет деформации образовалось клинообразное соединение, а в месте проточек треугольной формы произошло волнообразное соединение трубы с муфтой.

Источник информации
1. Патент Российской Федерации 202931, 30.11.1994.

Источник

Бурильные трубы: их виды, характеристики и применение в скважинах различного назначения

Трубы для бурения входят в состав бурильных установок. Они выполняют роль связующего звена между режущим инструментом (долотом) и бурильной аппаратурой. Эти детали нужны для спуска в скважину, образования нужного вращения и нагрузки, а также подъёма рабочих инструментов со дна скважины на поверхность. Помимо этого, они осуществляют подачу бурильного раствора, который выполняет функцию охлаждения режущего элемента. Скважины, которые бурят с помощью бурильного оборудования, классифицируются по продуктам добывания (нефть газ, вода и прочее).

Для бурения скважин применяются особый тип труб с высокими прочностными характеристиками

Особенности бурильных труб

Технология производства бурильных труб подразумевает отсутствие соединительных швов. Соединение таких изделий производится с помощью замков, которые имеют специальную резьбу. В случае, если они входят в состав колонной конструкции, их объединение между собой выполняется с помощью специальных ниппелей. Производство бурильных деталей регламентируется необходимыми государственными нормами и стандартами. Изделия могут быть с квадратным или круглым сечением.

По материалу изготовления бурильные трубы бывают двух типов.

Стальные бурильные трубы. Самый распространённый вид. Труба СБТ может обладать диаметром от 34 до 168 мм. Чаще всего в бурильных работах используются детали с диаметром 60 мм. С помощью их осуществляется так называемое колонковое бурение, при котором долото вращается очень быстро, и разрушение породы происходит по кольцу, а не по всей площади забоя. Трубы стальные бурильные (СБТ) отличаются повышенной надёжностью. Они могут использоваться при добыче алмазов.

Лёгкие сплавы. Детали из лёгких сплавов имеют некоторые особенности в строении (например, утолщённые концы и круглое сечение). Бурильные легкосплавные трубы имеют толщину стенки от 9 до 17 мм.

Важно! В производстве бурильного оборудования используется метод прессовки. Материал, который подвергается прессовке, должен быть предварительно обработан термическим путём для повышения своих технических характеристик. Стыковка таких деталей производится с помощью замков. Замки имеют более лёгкую конструкцию.

Чтобы повысить показатели прочности, используют метод, с помощью которого концы детали утолщаются. К оконцовке трубы путём сварки присоединяют специальную муфту и замковый ниппель. На производстве такого рода требуется повышенный контроль, соблюдаются все требования и нормы безопасности. Повышенная система мониторинга качества является гарантией того, что оборудование будет выполнено качественно и прослужит долгое время.

Бурильные трубы из стали — самый распространенный вид подобных изделий

Одной из самых важных характеристик, которой должны обладать трубы бурильного типа, — это устойчивость к коррозии. Эта характеристика обусловлена особенностями применения данных деталей. Нужных антикоррозийных показателей добиваются путём нанесения на поверхность заготовки защитного слоя, который может быть представлен бесцветным лаком или другим веществом. Защита резьбы и соединительных деталей труб осуществляется с помощью специальной антикоррозийной смазки.

Виды и характеристики бурильных труб

Бурильные изделия разделяют по типу конструкции на:

  1. Цельные. При производстве таких изделий используется монолитная заготовка с утолщениями на концах. Такие элементы подвергаются сначала термическому закаливанию, а затем обрабатываются механическим путём.
  2. Сборные. В отличие от цельных деталей, в производстве сборных применяют горячекатаную заготовку. На таких деталях есть специальные приспособления, которые с помощью завинчивания крепят на концах труб.

Помимо этого трубы классифицируются по материалу, который лежит в основе их производства. Как было сказано выше, такими материалами могут выступать сталь (для производства бурильных труб сбт) или лёгкие сплавы, из которых делают, соответственно, легкосплавные изделия.

У разных производителей бурильные приспособления могут отличаться по ряду признаков, но в большинстве случаев их подразделяют на три основных типа: обычные, утяжелённые и ведущие.

Обычные бурильные трубы имеют тонкие стенки и применяются для бурения в нетвердых типах грунта

Обычные

При изготовлении деталей обычного типа используются только алюминиевые сплавы и составы из стали. Главным отличием этого вида можно назвать наличие круглого сечения в поперечном направлении. Они являются тонкостенными (толщина стенки колеблется от 4.75 до 11 мм). Для их стыковки между собой используют специализированные замки, которые оснащены резьбой конического типа. Труба легкосплавная буровая (относящаяся к этому типу) обычно подвергается специальной процедуре для увеличения прочностных характеристик. Их концы принято утолщать, что помогает им более качественно и длительно функционировать.

Утяжеленные бурильные трубы

Производятся в основном из стали и обладают круглым сечением. Начальный материал представлен поковкой, которую для усиления качественных характеристик подвергают механической или же термообработке. Такие детали осуществляют необходимую для усиления бурения нагрузку на инструмент. Помимо этого, конструкция из такого вида изделий обладает повышенной прочностью.

В случае, если форма скважины при бурении искривляется, применяются утяжелённые бурильные трубы с квадратной разновидностью сечения. Если такая деталь является ведущей, её монтируют сверху колонны. Утяжелённые изделия могут обладать помимо обычных типов сечения ещё и шестигранным.

Толщина стенок у утяжелённого типа изделий варьирует от 16 до 50 мм. Их объединение в бурильную конструкцию происходит с помощью обычной резьбы. Каждая такая деталь имеет специальный маркер «УБТ». Как правило, их используют в обычных условиях. Глубина, на которой они могут осуществлять работу, колеблется от 2000 до 2500 м. Диаметр наружный такой трубы может быть от 79 до 279 мм.

Тяжелые трубы отличаются большой толщиной стенки и соединяются при помощи резьбы

Помимо этого, эти изделия переносят большую часть нагрузки (из-за того, что помещаются вверху всей конструкции). Для того, чтобы выдерживать её, такая буровая труба производится с уменьшенными размерами – она более короткая, нежели прочие типы.

Ведущие

Имеют многогранное сечение. Очень часто их размещают в верхней части колонны (оттуда и название). Отличительная черта этих изделий заключается в том, что они обладают четырёхгранными, шестигранными и восьмигранными видами сечения. Этот вид труб не бывает укороченным, как утяжелённые бурильные трубы. Но, для того, чтобы выдерживать огромные нагрузки, их стенки утолщают. Процесс утолщения происходит при помощи различных типов высадки. Высадка может быть внутренней, наружной или комбинированной.

Важно! Существуют непостоянные, рассыпчатые типы горных пород. К ним относятся: гравий, песок, щебень. Проникновение сквозь такую почву влечёт за собой быстрый износ бурильного оборудования. Бурильные и обсадные изделия, осуществляя работу в таких условиях, гораздо быстрее выходят из строя. Помимо этого, неустойчивые грунты могут содержать повышенное количество металлов, а, соответственно, и высокий коэффициент жёсткости воды.

Другие типы бурильных труб

Помимо вышеперечисленных, встречаются и другие типы труб для бурения. Например, существует вид, в котором замки навинчиваются на деталь. Концы таких изделий могут выходить наружу или внутрь. Их длина колеблется от 6 до 11.5 м. Они всегда помечаются маркировкой «ТБВК», если высадка проходит внутрь, и «ТБНК» — при наружной.

Ещё одна разновидность труб, о которой стоит упомянуть — это детали с приваренными концами. Их используют при прохождении через сложные типы породы.

Разработка бурильных приспособлений не стоит на месте и в будущем наверняка будут придуманы новые типы труб, функциональные характеристики которых будут гораздо выше, чем у нынешних. На сегодняшний же день существующие типы бурильных труб имеют все необходимые свойства для эффективной работы в добывающей сфере.

Источник

Технологии производства

Карбонитрирование замковых соединений приводит качество выпускаемых бурильных труб, в том числе, к соответствию требованиям ГОСТ 51245-99 «Трубы бурильные стальные универсальные». На весь ассортиментный ряд получен сертификат соответствия данному ГОСТу — № РОССRU.НО12.Н00217.

Руководствуясь вышесказанным, в технологический процесс производства бурильных труб была введена машина сварки трением. Для повышения качества продукции разработан и внедрён метод контроля соосности сварных швов с использованием системы контроля соосности СКС 10.02.

  1. Входной контроль поступающего сырья. Проводятся лабораторные испытания каждой партии поступающего сырья. Только после положительного заключения сырье поступает в производство.
  2. Пошаговый контроль согласно карте технологического процесса. Любая технологическая операция считается выполненной только после приемки ОТК.
  3. При производстве труб бурильных особое внимание уделяется качеству сварного соединения. Для обеспечения этого разработана технологическая инструкция по контролю качества сварного шва.
  4. Разработан и внедрён метод контроля соосности сварных швов с использованием системы контроля соосности СКС 10.02.
  5. Испытания готовой продукции на соответствие технологическому регламенту.

Бурильные трубы работают в тяжелых условиях. Основными факторами, влияющими на износ и как следствие, выход из строя бурильных труб являются абразивное трение и знакопеременные нагрузки.

Для обеспечения надлежащего качества термической обработки выпускаемых на нашем предприятии наконечников предусмотрены:

  • Входной контроль марки стали, проверка качества в лаборатории химического анализа;
  • Механические испытания (на разрыв и ударную вязкость);
  • Термическая обработка: улучшение, закалка;
  • Химико-термическая обработка: цементирование, азотирование, карбонитрирование;
  • Контроль твердости деталей после термической обработки.

Проектируя наше производство, за основу была выбрана модульная структура производства. Были разработаны и детально проработаны части технологического процесса по изготовлению отдельных элементов бурильной трубы. В результате такой технологической организации появилась возможность из имеющихся модулей комбинировать различные исполнения продукции, не снижая ее качества. Подбирая оборудование и разрабатывая технологический процесс, нами были применены как универсальные станки, так и станки с ЧПУ. На первых этапах механической обработки, где не требуется высокая точность, используется универсальное оборудование, оснащенное специальными крепежными приспособлениями и кондукторами. Окончательная же обработка производится на станках с ЧПУ.

Такой подход позволяет использовать нам, где это возможно, недорогое в обслуживании оборудование, а там где это необходимо, высокоточное. При этом во всех случаях влияние человеческого фактора сведено к минимуму. Все это позволяет получать продукцию стабильно высокого качества по оптимальным ценам.

Принимаем заказы на производство механической обработки деталей. Возможно выполнение следующих технологических операций:

1. Отрезная на ленточнопильных станках

3. Токарная обработка на станках с ЧПУ

4. Фрезерная обработка на станках с ЧПУ

9. Зубофрезерная и зубодолбёжная обработка

Возможна термическая, химико-термическая обработка в процессе механической обработки (см. раздел термическая обработка)

Елизарьев Евгений Анатольевич 8-961-874-03-72; e230371@yandex.ru

На сегодняшний день существует огромное число видов сварок металлов и других материалов. По большому счету все виды сварок делятся на два основных подвида:

1. Сварка с оплавлением кромок основного металла;

2. Сварка давлением (т.е. без оплавления кромок основного металла) (не путать с пайкой. )

3. Сварка трением относится к подвиду сварок давлением, соединение металла происходит в твердой фазе, при температуре ковки.

На нашем производстве применяется соосная сварка трением встык.

В процессе сварки начинают поочередно возникать и разрушаться атомные связи, силы трения возрастают. Пятно контакта растет до тех пор, пока вся поверхность сварки одной детали не приблизится к поверхности другой на расстояние атома. Происходит объединение атомных «облаков». Разрушение атомных связей сопровождается мощным выделением тепла, в результате происходит локальный нагрев зоны сварки. Металл, нагретый до температуры ковки, в малом объеме становится пластичным и часть его выходит в «грат», вынося с собой окислы из зоны соединения.

В результате сварки трением образуется качественное соединение деталей, при этом шов имеет прочность не ниже прочности основного металла. В процессе сварки зона соединения остается герметичной, что исключает соединение металла с атмосферным кислородом и азотом, поэтому нет необходимости зачищать зону сварки, кроме того окислы имеющиеся на торцах деталей до сварки вытесняются в «грат». Все эти факторы обеспечивают сварку металла без примесей. Как следствие, получаем высокое стабильное качество соединения.

ООО «Сибстройинвест-М» перешло на выпуск труб бурильных с замковыми соединениями, выполненными с поверхностным упрочением по технологии карбонитрирования в вакуумных печах.


  • Карбонитрирование — это один из технологических процессов химико-термической обработки, применяемый для увеличения твердости поверхностного слоя деталей. В данном процессе происходит насыщение поверхностного слоя стали углеродом (С) и азотом (N). Основное назначение процесса – повышение износостойкости, усталостной прочности и подавление эффекта «холодной сварки» при свинчивании замковых соединений.
  • Вакуумное карбонитрирование — это химико-термический процесс, производимый в автоматизированных вакуумных печах. Термическая обработка в вакуумной печи исключает образование окислов на поверхности замка. Отсутствие окислов и автоматизация позволяет сделать процесс карбонитрирования абсолютно регулируемым и контролируемым. За счет прецизионного контроля концентрации аммиака и углерода, поддержания температурного графика и графика насыщения углеродом и азотом имеется возможность регулировать глубину и микротвердость карбонитрированного слоя на каждой детали, подвергнутой химико-термической обработке. Глубина поверхностного слоя составляет 200 мкм твердостью HV650. Глубина «белого» слоя составляет 8мкм.

Автоматизация процесса позволяет получить 100% повторяемость заданных параметров на каждом изделии.

Карбонитрирование замковых соединений приводит качество выпускаемых бурильных труб, в том числе, к соответствию требованиям ГОСТ 51245-99 «Трубы бурильные стальные универсальные». На весь ассортиментный ряд получен сертификат соответствия данному ГОСТу — № РОССRU.НО12.Н00217.

Наработка до отказа резьб, прошедших химико-термическое улучшение, составляет не менее 800 циклов свинчивания-развинчивания при соблюдении требований «Инструкции по сборке и эксплуатации бурильных труб с приваренными замками «ТМК TDS».

Источник

Читайте также:  Герметик цемент для выхлопных труб

Все о трубах © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Классы МПК: F16L13/14 соединения посредством пластической деформации материала труб, например посредством загибания фланцев, развальцовки
Автор(ы):
Патентообладатель(и): Карпов Валентин Михайлович
Приоритеты: