Файл: Стандарт ds1, Том 3Инспекция бурильных колонн Пятое изданиеАвторы Грант Петтит.pdf

365
Корректировка: Не рекомендуется.
Комментарии:
При эксцентричном износе муфта бурильного замка может соответствовать требованиям данного стандарта, предъявляемым к минимальному наружному диаметру, и при этом иметь очень узкий буртик, который не способен выдерживать полную нагрузку при свинчивании.
Предельное значение минимальной ширины буртика муфты предназначено для предотвращения подобной ситуации. На резьбовом упорном соединении ширину буртика часто путают с шириной уплотнения. Ширина буртика муфты – это расстояние от расточки до наружного диаметра муфты, без учета фаски. Ширина уплотнения (муфты) – это расстояние от расточки до внутреннего диаметра фаски.
Механизм: Разрушение при кручении
Инспекция: Контроль размеров 1, Контроль размеров 2
5.7.12. Минимальная высота места
установки ключа
Тип: B
Основание: Бурильные замки должны быть достаточной длины для обеспечения захвата ключом.
Требования: Ниппели: 75% от минимального наружного диаметра бурильного замка, но не менее 4 дюймов.
Муфты: Длина муфты (LBC) плюс 1 дюйм минимум.
Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17
и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая.
RP7G-2: пункт 10.20.6. (DS-1 и RP7G-2 идентичны, за исключением того, что в DS-1 для измерения высоты места установки ключа исключена фаска, а в RP7G-2 фаска учитывается при измерении высоты места установки ключа).
Последствия:
Недостаточность пространства для захвата ключом может стать причиной повреждения поверхностей уплотнения бурильного замка.
Корректировка: Не рекомендуется.
Механизм: Протечка соединения
Инспекция: Визуальный контроль соединений
5.7.13. Глубина расточки
Тип: C
Основание:
Данный показатель позволяет выявить чрезмерную перешлифовку в случае, если отметка уровня перешлифовки отсутствует или находится в неверном положении.
Требования:
Новое номинальное значение глубины минус допуск на механическую обработку минус 1/16 дюйма.
Справочные
документы:
DS-1:
Процедуры
Контроля размеров 2. RP7G-2: пункт 10.26.5.
Последствия:
Чрезмерная перешлифовка приводит к неравномерной нагрузке на уплотнение и возможному отделению буртика. Она также создает центробежное растягивающее напряжение в муфтах, что может привести к разрушениям из-за растрескивания муфт.
Корректировка: Не рекомендуется.
Комментарии: Если отметка уровня перешлифовки отсутствует, измерение глубины расточки является лучшим способом, позволяющим выявить избыточную перешлифовку муфты.
Минимальное новое значение глубины расточки за вычетом 1/16 дюйма является границей максимальной перешлифовки.
Измерение глубины расточки – не самый надежный метод выявления избыточной перешлифовки. Если изначально расточка была механически обработана до предельного значения допуска, вероятность выявления избыточной перешлифовки снижается.
Механизм: Протечка соединения, растрескивание муфты
Инспекция: Контроль размеров 2 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения глубины расточки.)
5.7.14. Максимальный диаметр
расточки
Тип: B
Основание: Данное измерение позволяет выявить деформацию соединительных муфт, возникшую под воздействием крутящих нагрузок.
Требования: Новое номинальное значение диаметра плюс допуск на механическую обработку плюс 1/32 дюйма.
Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17
и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: пункт 10.15.6.1. (DS-1 и RP7G-
2 идентичны.)
Последствия: Крутящая нагрузка, превышающая прочность на кручение для соединений со слабой муфтой, приводит к раздуванию на участке уплотнения.
Корректировка: Не рекомендуется.
Комментарии: Расширение муфты указывает на то, что соединение в прошлом свинчивалось при крутящем моменте, превышающем предел текучести. Из-за износа по наружному диаметру данное состояние может быть выявлено только в форме увеличенной расточки. При наличии такого состояния принято проводить повторную нарезку резьбы на бурильном замке, хотя в чрезвычайных ситуациях при отсутствии других материалов такое соединение вполне может использоваться на временной основе.
Механизм:
Разрушение при кручении, растрескивание муфты.
Инспекция: Контроль размеров 2, Контроль размеров 3 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения диаметра расточки.)
5.7.15. Максимальный диаметр фаски
Тип: C
Основание: Избыточный диаметр фаски может

366
свидетельствовать о пониженной герметичности соединения.
Требования:
Новое номинальное значение диаметра плюс допуск на механическую обработку 1/64 дюйма, округленное до ближайшей 1/32 дюйма
Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. (В RP7G-2 не рассматривается.)
Последствия: Слишком большой диаметр фаски может привести к снижению герметичности соединения. Кроме того, несоответствие фаски может привести к образованию заусенцев и поверхностных повреждений на участках уплотнения.
Корректировка: Не рекомендуется.
Комментарии: Для максимального диаметра фаски устанавливаются ограничения.
Перешлифовка приводит к увеличению диаметра фаски. Если после перешлифовки на соединении дополнительно не снимается фаска, герметичность соединения может снизиться, т.к. при увеличении площади буртика уменьшается несущая
(уплотняющая) способность уплотнений ниппеля и муфты. После перешлифовки на соединениях должна быть повторно снята фаска. Это обеспечит соответствие диаметра фаски значениям, предусмотренным в Таблице 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая.
Механизм: Протечка соединения, растрескивание муфты
Инспекция: Контроль размеров 2 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения диаметра фаски.)
5.7.16. Ширина уплотнения
Тип: B
Основание: Минимальное значение ширины уплотнения установлено для того, чтобы сократить возможность образования протечки уплотнения и повреждений на поверхности уплотнения.
Требования: Минимальная ширина уплотнения должна обеспечивать опорное давление уплотнения (при номинальном моменте свинчивания), равное минимальному пределу текучести для материала бурильного замка или компонента.
Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: пункт 10.26.5.
Последствия: При отсутствии контроля над шириной уплотнения повышается вероятность протечки соединения.
Корректировка: Не рекомендуется.
Комментарии: Ширину буртика часто путают с шириной уплотнения. Ширина буртика
(муфты) – это расстояние от расточки до наружного диаметра муфты, без учета фаски. Ширина уплотнения (муфты) – это расстояние от расточки до внутреннего диаметра фаски.
Ширина буртика определяет, в первую очередь, прочность при кручении, тогда как от ширины уплотнения в большей степени зависит герметичность соединения.
Ниже представлен метод, по которому рассчитывались минимальные значения ширины уплотнения, приведенные в
Таблице 3.7.1 стандарта DS-1:
1. Радиус уплотнения:
Механизм: Протечка соединения
Инспекция: Контроль размеров 2 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения ширины уплотнения.)
5.7.17. Плоскостность буртика
Тип: C
Основание: Для обеспечения равномерности распределения нагрузки и необходимой герметичности буртики должны быть плоскими и перпендикулярными оси соединения.
Требования:
При помещении на буртик поверочной линейки и/или плоской пластины должны отсутствовать видимые зазоры.
Справочные
документы:
DS-1:
Процедура визуального контроля соединений.
RP7G-2: пункт 10.14.8.1.5. (DS-1 и RP7G-2 идентичны.)
Последствия:
Способность соединения обеспечивать надлежащее свинчивание и герметичность обусловлена плоскостностью буртика и его перпендикулярностью оси соединения.
Корректировка: Не рекомендуется.
Механизм: Протечка соединения
Инспекция: Визуальный контроль соединений
(Контроль размеров 1 не предусматривает измерения плоскостности буртика.)
5.7.18. Длина шейки ниппеля
Тип: B
Основание: Избыточная длина шейки ниппеля может быть результатом неправильной механической обработки или чрезмерной перешлифовки в полевых условиях.
Требования: Длина шейки ниппеля не может быть больше, чем минимальная глубина расточки сопрягаемой муфты минус 1/16 дюйма. Это гарантирует, что резьба муфты всегда будет сопрягаться с резьбой ниппеля по всей длине резьбы.
Справочные
документы:
DS-1:
Процедуры
Контроля размеров 2 и Контроля размеров
3. RP7G-2: пункт 10.26.5.
(DS-1 и RP7G-2 идентичны.)
Последствия: Если длина шейки ниппеля слишком велика, то для вершин резьбы может не хватить соответствующих впадин. В таком случае в процессе свинчивания при прохождении вершин резьбы муфты в цилиндр шейки ниппеля может возникнуть сильное растягивающее напряжение от центробежных сил. При этом нарушается надлежащий процесс свинчивания соединения, и повышается вероятность разрушения муфты из-за растрескивания.
+
=
2
s s
s
W
Q
R
(5.1)

367
(
)
π 

=
⋅
+


2
,
s s
s s
R
W Q
W
(5.2)
где:
Q
c
= Диаметр расточки муфты (дюймы);
R
s
= Радиус уплотнения (дюймы);
A
s
= Площадь уплотнения (дюймы
2
);
W
s
= Минимальная ширина уплотнения (дюймы). Уравнения
5.1 и 5.2 подставляются в уравнение вычисления прочности при кручении
(уравнение A. 14) и преобразуются для получения многочлена третьей степени в контексте
W
s
. Для вычисления минимальной ширины уплотнения данное уравнение решается итерационным методом.
Значения ширины уплотнения, указанные в API RP7G-2, условно соотнесены с минимальной шириной буртика муфты минус 3/64 дюйма.
2. Площадь уплотнения:
Корректировка: Не рекомендуется.
Механизм: Протечка соединения, растрескивание муфты
Инспекция: Контроль размеров 2, Контроль размеров 3
5.8 Критерии приемки
резьбовых упорных
соединений на компонентах
компоновки низа бурильной
колонны
(Примечание:
Приведенные выше комментарии относительно повреждения соединений бурильных замков применимы также к повреждениям соединений
КНБК в части, касающейся следующих показателей: состояние поверхности уплотнения, предельные значения перешлифовки, ширина фаски, состояние поверхности резьбы, профиль резьбы/шаг резьбы ниппеля, утолщение муфты, поверхностное упрочнение, глубина расточки, диаметр расточки, диаметр фаски, длина шейки ниппеля и трещины. Обоснования и комментарии, приведенные ниже, имеют отношение исключительно к соединениям на компонентах КНБК).
5.8.1. Наружный диаметр,
внутренний диаметр, коэффициент
прочности на изгиб (BSR)
Тип: B, C
Основание: Наружный и внутренний диаметры соединения измеряются на компонентах
КНБК для определения коэффициента прочности соединения на изгиб (BSR).
Требования: Допустимые значения определяются в зависимости от типа соединения и указанных диапазонов значений BSR.
Справочные документы: DS-1: Таблица 3.16.
RP7G-2: пункт 10.26.6.1.
Требования к наружному и внутреннему диаметрам, указанные в RP7G-2 и DS-1, идентичны для конкретного соединения и
BSR.
Последствия:
Высокий коэффициент
BSR
увеличивает вероятность усталостного разрушения ниппеля, а низкий
— усталостного разрушения муфты.
Пропорциональное соотношение
BSR оптимально воздействует на усталостную стойкость соединения.

368
5.8.2 Трещины
Тип: A
Основание: Наличие трещин на соединении КНБК
или проточке под клиновой захват считается косвенным подтверждением того, что компонент поврежден и не подлежит ремонту. Примечание: Наличие трещин на соединениях КНБК является основанием для забраковки для всех
Категорий обслуживания. Однако в Категориях 1 и 2 наличие трещин определяется визуально.
В Категориях 3–5 для выявления трещин применяются
Контроль соединений с использованием невидимого излучения,
Ультразвуковой контроль соединений или
Капиллярная дефектоскопия соединений (в зависимости от того, что применимо).
Требования: Не допускаются.
Справочные документы: DS-1: Разные процедуры инспекции.
RP7G-2: Разные процедуры инспекции.
Последствия:
Трещина может продолжать увеличиваться до тех пор, пока не произойдет разрушение.
Корректировка: Не рекомендуется.
Комментарии: Почти все трещины на соединениях
КНБК представляют собой усталостные трещины. Время формирования и увеличения трещины до размеров, позволяющих выявить ее в ходе инспекции, может занимать до 90 и более процентов от срока службы компонента.
Учитывая обычную стоимость отказов бурильной колонны, эксплуатация компонентов с трещинами любого типа не является оправданной.
Механизм: Усталость
Инспекция:
Визуальный контроль соединений, Контроль соединений с использованием невидимого излучения,
УЗК соединений,
Капиллярная дефектоскопия соединений
5.8.3 Размеры элементов
для снятия напряжений
Тип: C
Основание:
Элементы для снятия напряжений повышают усталостную стойкость соединения путем снижения напряжения на критических участках соединения.
Допуск: Параметры варьируются в зависимости от соединения.
Справочные документы: DS-1: Допустимые значения приведены в Таблице
3.9 для утяжеленных бурильных труб и в Таблице 3.10.1 для тяжелых бурильных труб. RP7G-2: Таблица
D.10.
Последствия:
Отсутствие элементов для снятия напряжений с надлежащими размерами может сократить усталостный ресурс соединения.
Рисунок 5.6. Общий процесс корректировки BSR
Указать стандартный диапазон значений BSR
Произошло разрушение?
Увеличить
BSR
Уменьшить
BSR
Являлась ли усталость механизмом разрушения?
Наблюдалось ли разрушение муфты?
Продолжить указывать стандартный диапазон значений BSR
Нет (разрушение ниппеля)
Да
Да
Да
Нет
Рисунок 5.5. Контроль Коэффициента прочности на
изгиб (BSR) путем контроля наружного и внутреннего
диаметров соединения утяжеленной бурильной трубы
проводится с целью равномерного распределения
усталостного разрушения между муфтой и ниппелем.
Первоначально установленное значение 2,5 является
приблизительным. Локальный опыт и эксплуатационная
готовность оборудования также играют важную роль
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
У
ст алостная ст ойк ость (циклов)
Повышенный риск преждевременного разрушения муфты
Повышенный риск преждевременного разрушения ниппеля
Максимальный срок службы
Слабый ниппель
Слабая муфта
«Сбалансированное соединение»
Коэффициент прочности на изгиб