Конусні різьби для бурильних труб відіграють ключову роль у бурових роботах, забезпечуючи міцність та надійність з’єднань елементів бурових колон. Вони використовуються для з’єднання бурильних труб, важкі бурильні труби та інших компонентів бурових систем, що піддаються значним механічним навантаженням в умовах нафтової і газової промисловості. ГОСТ 34438.2-2018 визначає основні технічні вимоги до таких з’єднань і забезпечує стандартизацію їхньої геометрії, що є важливим для ефективної роботи бурильних колон.
У цій статті ми розглянемо ключові особливості конусних різьб, що визначені в цьому стандарті, а також їхню технічну значущість.
При розробці бурильних труб важливу роль відіграє правильне проєктування конусних різьб. Використання креслень та технічних малюнків, складених відповідно до міжнародних стандартів, є обов’язковим етапом у процесі виготовлення продукції для нафтової та газової промисловості.
Креслення дозволяють точніше відтворити геометрію різьбових з’єднань і забезпечують правильне складання деталей у процесі монтажу.
Одним із найважливіших стандартів, що регулюють вимоги до конусних різьб, є ГОСТ. У поєднанні з національними стандартами, такими як ДСТУ, ці нормативні документи гарантують, що бурильні труби відповідають найвищим вимогам до безпеки та ефективності. ГОСТ забезпечує відповідність продукції міжнародним стандартам, що важливо для підприємств, які працюють на глобальному ринку.
Окрім ГОСТ та ДСТУ, широко використовуються міжнародні стандарти ISO та API.
Стандарти ISO регламентують загальні вимоги до якості та безпеки продукції, а API (American Petroleum Institute) має специфічні вимоги для нафтогазової галузі.
Вимоги API охоплюють не тільки конусні різьби, а й загальний контроль якості бурового обладнання.
Стандартизація також включає регулювання за допомогою системи REG, яка впроваджує регіональні вимоги до різних видів бурових труб.
Дотримання цих стандартів гарантує, що кожне креслення конусних різьб відповідає найвищим технічним вимогам, що сприяє безпеці та надійності обладнання під час бурових робіт.
Компанія ТОВ “ДОЛОТА” є провідним виробником бурового обладнання в Україні, що спеціалізується на виробництві бурових доліт, замків та різьбових з’єднань для бурильних колон. Підприємство активно використовує новітні стандарти та передові технології для забезпечення високої якості своєї продукції. Одним із ключових напрямів діяльності компанії є виготовлення конусних різьбових з’єднань, що відповідають вимогам ГОСТ 34438.2-2018, які забезпечують надійність і довговічність бурових інструментів.
Продукція ТОВ “ДОЛОТА” повністю відповідає міжнародним стандартам якості, що дозволяє їй ефективно конкурувати на ринку. Завдяки впровадженню вимог ГОСТ, компанія може виготовляти різьбові з’єднання для бурильних труб з точними параметрами геометрії та конусності, що гарантує міцність і герметичність з’єднань під час роботи в складних умовах нафтової і газової промисловості.
Конусні різьбові з’єднання: профіль і геометрія
Згідно з ГОСТ 34438.2-2018, конусні різьбові з’єднання використовуються для надійного з’єднання елементів бурових колон. Основна форма і геометричні параметри профілю різьби детально розроблені для кожного з’єднання, що дозволяє забезпечити його надійність під час експлуатації в умовах високих механічних навантажень та вібрацій.
Профіль різьби залежить від типу з’єднання і має різні варіації: V-038R, V-040, V-050, V-055. Ці профілі мають специфічну форму і розміри, які регламентовані ГОСТ, що дозволяє забезпечити точність і надійність з’єднання. Наприклад, кількість витків різьби на довжині 25,4 мм для різних типів з’єднань варіюється від 4 до 6 витків, залежно від профілю. Така кількість витків забезпечує потрібний крок різьби, який є критично важливим для ефективного з’єднання елементів бурових колон.
Ширина вершин профілю різьби, радіус впадин та інші параметри детально прописані у стандарті (малюнок 1, малюнок 2), що дозволяє забезпечити точне і надійне з’єднання.
Ширина вершини профілю може коливатися від 1,02 мм до 1,65 мм, а радіус впадин — від 0,51 мм до 1,19 мм. Всі ці параметри впливають на те, наскільки надійним буде з’єднання при підвищених навантаженнях.
Форма профілю зовнішнього та внутрішнього правого різьблення та геометричні параметри профілю
наведено на малюнку 1. 2
Примітка — Ліва різьба має аналогічні форми та геометричні параметри профілю.
1 – пінія, паралельна осі різьби; 2 – лінія середнього діаметра різьби; 3 – вісь різьби
Малюнок 1 – Профіль різьблення V-038R, V-040, V-050
1 – пінія, паралельна осі різьби; 2 – лінія середнього діаметра різьби; 3 – вісь різьби
Малюнок 2 – Профіль різьблення V-055
Конусність різьби і її значення
Конусність різьби є ще однією важливою характеристикою, яка забезпечує точність і міцність з’єднання. Конусність визначає, наскільки різьба звужується вздовж довжини елемента і вимірюється у співвідношенні між діаметрами в різних перерізах різьби. Відповідно до ГОСТ 34438.2-2018, конусність для різних типів з’єднань регламентується у межах від 1/6 до 1/8 мм/мм для зовнішньої та внутрішньої різьби (див. табл. 1).
ГОСТ 34438.2-2018
Таблиця — Геометричні параметри профілю різьби Розміри в міліметрах
Основні профілі різьби з Таблиці:
1. V-038R
– Число витків на довжині 25,4 мм: 6
– Кут різьби θ: 45°
– Конусність зовнішньої різьби Kₑ: ±0,0025 мм
– Ширина вершини профілю Fₛ: 0,97 мм
– Радіус западини профілю R: 0,51 мм
– Висота профілю різьби h: 2,98 мм
2. V-038
– Число витків на довжині 25,4 мм: 5
– Кут різьби θ: 45°
– Конусність зовнішньої різьби Kₑ: ±0,0025 мм
– Ширина вершини профілю Fₛ : 0,97 мм
– Радіус западини профілю R: 0,97 мм
– Висота профілю різьби h: 2,99 мм
3. V-040
– Число витків на довжині 25,4 мм: 4
– Кут різьби θ: 30°
– Конусність зовнішньої різьби Kₑ: ±0,0025 мм
– Ширина вершини профілю Fₛ: 0,64 мм
– Радіус западини профілю R: 0,51 мм
– Висота профілю різьби h: 2,97 мм
4. V-050
– Число витків на довжині 25,4 мм: 4
– Кут різьби θ: 30°
– Конусність зовнішньої різьби Kₑ: ±0,0025 мм
– Ширина вершини профілю Fₛ: 1,27 мм
– Радіус западини профілю R: 0,64 мм
– Висота профілю різьби h: 2,95 мм
5. V-055
– Число витків на довжині 25,4 мм: 6
– Кут різьби θ: 33° 36′
– Конусність зовнішньої різьби Kₑ: ±0,0025 мм
– Ширина вершини профілю Fₛ: 1,40 мм
– Радіус западини профілю R: —
– Висота профілю різьби h: 2,93 мм
Кожен із цих профілів різьби має специфічні геометричні параметри, що можуть бути використані для різних типів бурильних труб.
Контроль конусності є критично важливим для забезпечення правильного взаємного розташування елементів при з’єднанні. Наприклад, при з’єднанні двох елементів бурової колони осі різьбових з’єднань повинні точно співпадати.
У разі відхилення це може призвести до ослаблення з’єднання або навіть до його руйнування.
Упорні поверхні і їх значення
Упорні поверхні конусних різьбових з’єднань є ще одним важливим елементом, що забезпечує надійність бурової колони. Згідно з ГОСТ, упорні поверхні повинні бути абсолютно плоскими і перпендикулярними до осі різьби.
Відхилення від перпендикулярності або плоскості не повинні перевищувати 0,05 мм, що дозволяє уникнути деформацій під час експлуатації.
a Різьба ніпелю повинно починатися на зовнішній фасці, при цьому малий діаметр фаски повинен бути менше внутрішнього діаметра різьби.
b Розміри фаски для замків бурильних труб відповідно до ГОСТ 32696 або для інших елементів
бурової колони – на вибір виробника.
f – зовнішня західна фаска: 2 – внутрішня фаска; 3 – основна площина: 4 – основа конуса,
5 – опорна поверхня
Малюнок 3 – Ніпельний кінець
1 – опорна поверхня; 2 •- внутрішня західна фаска
Примітка – Різьблення муфти має починатися на внутрішній західній фасці з кутом 35″ ±10′.
Малюнок 4 – Муфтовий кінець
З’єднання бурильних труб також мають фаски, що захищають упорні поверхні від деформацій під час навантажень.
Фаски збільшують контактне навантаження на упорні поверхні, що допомагає зменшити ризик пошкоджень у результаті вигинів або інших механічних впливів.
Крім того, діаметри фасок для з’єднання елементів бурової колони повинні бути однаковими, щоб зменшити утворення канавок на стиках упорних поверхонь.
Контроль якості різьби та методи перевірки
Для забезпечення надійності і довговічності з’єднань стандарт регламентує не тільки геометричні параметри різьби, але й методи їх контролю. Важливою частиною є контроль кроку різьби та її конусності. Вимірювання кроку різьби здійснюється на спеціальних приладах, і крок не повинен відхилятися від нормативних значень більше ніж на ±0,038 мм на довжині 25,4 мм.
Для конусності різьби допустимі відхилення складають ±0,0025 мм/мм. Такі жорсткі вимоги до відхилень забезпечують високий рівень точності і надійності з’єднань, особливо в умовах глибоких свердловин, де будь-яка помилка може призвести до серйозних проблем під час бурових робіт.
Також ГОСТ 34438.2-2018 вимагає проведення контролю співвісності різьби. кутове відхилення осі різьби від осі елемента не повинно перевищувати 3′ 06″, що забезпечує точність з’єднання і запобігає руйнуванню різьби під час роботи.
а – основа ніпельного кінця без циліндричного проточування
b – основа ніпельного кінця з циліндричним проточуванням
Малюнок 5 — Форма основи ніпельного кінця
ГОСТ 34438.2-2018 встановлює високі стандарти для різьбових упорних з’єднань бурильних труб та інших елементів бурової колони, що використовуються в нафтовій і газовій промисловості.
Технічні вимоги до геометрії різьби, конусності, упорних поверхонь і фасок забезпечують надійність, міцність і герметичність з’єднань у складних умовах експлуатації.
Дотримання цих стандартів гарантує, що з’єднання витримають високі механічні навантаження, вібрації та екстремальні температури, з якими бурова колона може зіткнутися на великих глибинах.
Крім того, регулярний контроль якості різьбових з’єднань, включаючи перевірку кроку, конусності і соосності, дозволяє запобігти можливим проблемам і забезпечує безперебійну роботу бурового обладнання.
Таким чином, впровадження та дотримання вимог ГОСТ 34438.2-2018 є необхідною умовою для підвищення ефективності та безпеки бурових робіт, а також для мінімізації витрат на технічне обслуговування і ремонт бурових колон.
Бурильні труби, ключі та аварійні інструменти
- Бурові перехідники, муфти
- Бурові ключі
- Ловильний інструмент і фрезери
- Бурильні, обсадні та компресорні труби
