Файл: Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей.pdf

нию с первым и им можно пренебречь. Произведя соответствую­ щие подстановки, запишем

результатами, полученными по формуле (III.63).

Для всех применяемых типоразмеров обсадных труб по ГОСТ 632— 64 и муфтовых труб ОТТМ1 с погрешностью не более 10%

168

Экспериментальные исследования зависимости крутящего мо­ мента от натяга для соединений обсадных труб показали большое1 расхождение между результатами, полученными опытным путем1 и расчетными, для граничного трения. Крутящий момент для сое-' динений обсадных труб, определенный опытным путем, значительно меньше расчетного и характерен нелинейной зависимостью мо­ мента от натяга (рис. 78).

Рис. 78. Зависимость крутящего момента свинчивания от натяга для труб диаметром 168 мм.

а — по ГОСТ 632—64 при минимальных отклонениях конусности; б — труб ОТТМ1; в — по ГОСТ 632—64 при отклонениях конусности 0,3-т-0,6 мм. / -г область фактических значений Л1к о ; 2 — расчетные значения МКр» оп_

ределенные по формуле (Ш.67) при /■—0,1; 3 — расчетные значения Л4кр ( определенные по формуле (III.73) при /=0,1 и Д у ^ —4,5 мм; 4 — то же,

при Дусл =2,0 мм; 5 — то же, при Ду^ =2,5.

Эксперименты также показывают, что при свинчивании соеди­ нений с большими отклонениями по конусности, приводящими к уменьшению диаметральных натягов на большой длине зацепле­ ния, крутящий момент не уменьшается, а заметно увеличивается. Специально проведенные эксперименты показали, что для резьбы с трапецеидальным профилем увеличение зазоров по боковой сто­ роне профиля или по наружному диаметру резьбы резко повышает крутящий момент, хотя для условий граничного трения изменений не должно быть. Так, например, для соединения с трапецеидальной резьбой с первоначальным зазором по наружному диаметру резь­ бы 0,02 мм в процессе трехкратного свинчивания с одним и тем же натягом крутящий момент составил соответственно 440, 360 и 370 кгс-м. Обточкой наружной резьбы зазор увеличили до 0,4 мм, в результате при тех же условиях свинчивания крутящий момент возрос соответственно до 850, 720 и 730 кгс-м. Дальнейшее уве­ личение зазора не изменило заметно крутящий момент.

1&

Анализ экспериментальных данных позволяет сделать вывод, что в процессе свинчивания конических резьбовых соединений об­ садных труб с натягом имеет место полужидкостное трение, т. е. комбинация жидкостного и граничного трения, действующих одно­ временно на различных участках резьбовой поверхности. Смазка, обильно нанесенная на резьбу, обеспечивает в начале свинчивания с натягом жидкостное трение по контактирующим поверхностям. При дальнейшем свинчивании создаются участки с граничным тре­ нием. Большая длина и малое поперечное сечение винтовых зазо­ ров, через которые выдавливается смазка, способствуют удержа­ нию ее слоя на контактных поверхностях в случае больших дав­ лений.

При совместном действии граничного и жидкостного трения об­

в соединении, наличия дополнительных зазоров в результате по­ грешностей элементов резьбы, от типа применяемой смазки, оваль­ ности соединения и др. Предполагая, что контактная площадь с граничным трением увеличивается прямо пропорционально вели­

Так как крутящий момент при жидкостном трении составляет незначительный процент от общего момента, им можно пренеб­ речь. При условии Д^Ду, справедливом для соединений обсадных труб, крутящий момент

Используя формулу (III.68), получаем

2 Ау

На рис. 78 показаны зависимости крутящего момента от натяга для соединений обсадных труб, определенные опытным путем. На

клонениями по конусности 0— 0,05 мм на длине резьбы. Экспери­ ментальные данные согласуются с расчетными по формуле (III.7 3 ),: если принять. Ау= 4,5± 0,5 мм.

вании 12 соединений обсадных труб ОТТМ-168 с толщиной стен­

с одинаковым натягом, величины крутящих моментов могут отли­ чаться более чем в два раза.

Величина крутящего момента в большой степени зависит от размеров зазоров в резьбе. На величину зазоров влияют откло-' нения конусности, высоты профиля, числа ниток с неполным про­ филем и т. д. Кроме того, смазка, находящаяся в зазорах под давлением, принимает на себя часть нагрузки от натяга, умень­ шая контактные давления на примыкающих участках поверх­ ности. При свинчивании партии труб, выполненных примерно с одинаковой точностью, разброс величин крутящих моментов уменьшается.

Основным критерием правильности свинчивания соединений яв­

буемого для крепления с заданным натягом, от среднего значения Мкр свидетельствует о некачественности свинчиваемого соединения, наличии задиров или заеданий в резьбе, неправильном выполне­ нии натяга по калибрам и других дефектах.

В практических рекомендациях Американского нефтяного ин­ ститута по эксплуатации обсадных, насосно-компрессорных и бу­ рильных труб (RP-5C1-AHH) приведены ориентировочные величи­ ны крутящего момента, обеспечивающие для нормальных условий наилучшее свинчивание соединений обсадных труб с 60° резьбой (табл. 45). Однако перед началом спуска обсадных труб рекомен­ дуется произвести достаточное количество пробных свинчиваний из каждой отдельной партии труб, чтобы определить оптимальную величину крутящего момента, необходимого для свинчивания сое­ динения с регламентированным натягом. Полученные величины крутящего момента могут указать на целесообразность отступле­ ния от указанных в таблице. При этом минимальный крутящий

171