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

Г л а в а IV

РЕЗЬБОВЫ Е СОЕДИНЕНИЯ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ — ТУРБОБУРОВ И ЭЛЕКТРОБУРОВ

ТИПЫ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИИ ТУРБОБУРОВ

Основные типы одно и многосекционных турбобуров, применяе­ мых для бурения нефтяных и газовых скважин, изготовляются диа­ метрами (по длине резьбового соединения) 172, 195, 215 и 240 мм (ТУ26-02-367-71). Большое распространение получили турбобуры:

Т12МЗБ-240, Т12МЗБ-9", Т12МЗБ-8", Т12М ЗБ-772", Т12МЗБ-65/8", ТС5Б-240, ТС5Б-8", ТС5Б-7У2", ТС5Б-65/8", ЗТСШ-240, ЗТСШ-215,

ЗТСШ-195, ЗТСШ-172. Турбобуры Т12МЗБ применяются в одно­ секционном исполнении. Внедряются высокомоментные турбобуры А 9К 50а, А7Н4С, А6КЗС и др.

Шпиндельный турбобур (СТСШ ) в односекционном исполне­ нии имеет шесть резьбовых соединений корпуса и переводника с конической резьбой. Кроме того, для закрепления деталей вра­ щающейся системы на валу секции турбобура и шпинделя, а так­ же соединения валов турбобура и шпинделя применяются еще три резьбовых соединения с цилиндрической и конической резьбой. Для соединения переводника турбобура с колонной бурильных труб, а вала турбобура через переводник с долотом применяются еще три конических резьбовых соединения. Таким образом, для обеспечения бурения односекционным турбобуром используются одиннадцать конических и цилиндрических резьбовых соединений.

Присоединение каждой новой секции увеличивает количество резьбовых соединений на четыре, т. е. в двухсекционном турбобуре пятнадцать резьбовых соединений, в трехсекционном — девятнад­ цать и т. д. Следовательно, резьбовые соединения являются узла­ ми, от эксплуатационной надежности которых зависит работоспо­ собность турбобура.

Корпус секции и шпинделя является трубой с толщиной стенки 12— 18 мм по длине резьбового соединения (в зависимости от диа­ метра турбобура).

173

Профиль, элементы профиля, размеры, технические требова­ ния и контроль конических резьбовых соединений турбобуров при­ ведены в руководящем техническом материале «Резьбы кониче­ ские турбобуров и электробуров» РТМ 26-02-15-72.

Для проектирования различного инструмента и узлов турбобу­ ров потребовалось дополнить замковую резьбу с профилем по ГОСТ 5286— 58 (см. рис. 42, табл. 20) рядом шагов и конусностей. Это дает возможность конструкторам применять замковые резьбы

сучетом оптимального шага и конусности.

Втабл. 47 приведены элементы профиля резьбы РКТ в зави­ симости от шага и конусности.

Т а б л и ц а 47 Замковая коническая резьба с профилем по ГОСТ 5286—58 (РКТ)

Коническая резьба замкового профиля имеет существенный не­ достаток, снижающий ее динамическую прочность. Отношение ра­ диуса закругления впадины к шагу R /S = 0,1, что не является оп­ тимальной величиной. Коэффициент концентрации напряжений получается повышенным, что снижает прочность резьбового со­ единения при переменных нагрузках. При увеличении отношения

вающие и изгибающие нагрузки. Поэтому форма впадины резьбы корпуса играет такую же роль, как в болтах.

Исследованиями [25] установлено, что при бурении турбобуром А7Н4С в крепких породах при осевой нагрузке 8 ч -11 тс амплиту­

478

да радиальных перемещений на расстоянии 2000 мм от забоя со­ ставила 3,5 мм. Кроме того, стандартные коническая и цилиндри­ ческая резьбы даже с крупным шагом имеют недостаточное при­ тупление вершин профиля. Например, в наружных резьбах с шагом 4 и 6 мм ширина среза вершин профиля соответственно 0,5

и 0,75 мм.

Вследствие перекосов при свинчиваниях и механических по­ вреждениях, в процессе эксплуатации происходят задиры и заеда­ ния резьбового соединения.

У замковой резьбы с шагом 5,08 и 6,35 мм ширина среза вер­ шин профиля 1,016 и 1,27 мм. Только в резьбе специального зам ­

плоскосрезанными впадинами— с радиусом перехода от плоского' среза к боковой стороне профиля 0,4 мм, что уменьшало ее уста­ лостную прочность.

Метрическая коническая резьба (МК)

При свинчивании резьбового соединения, особенно с натягом (вследствие отклонений шага и половины угла профиля), заострен­ ная вершина резьбы стандартного профиля легко деформируется, вызывая задиры и заедания. Профиль, как показали стендовые испытания и наблюдения в эксплуатационных условиях, обычно изнашивается ближе к вершине, резьба заостряется, натяг резьбо­ вого соединения уменьшается.

Для повышения динамической прочности и износостойкости резьбовых соединений турбобуров во ВНИИБТ разработана и с

П р и м е ч а н и е . Приведенные значения необходимо умножить на шаг резьбы (S).

179

2)увеличенный радиус закругления впадин резьбы болта (пе­ реводника) и гайки (корпуса) /? = 0,145 5, что повышает динами­ ческую прочность резьбового соединения, особенно гайки, испыты­ вающей напряжения растяжения и изгиба;

3)увеличенную ширину среза вершин (примерно на 23% ), уп­ рощающую изготовление и уменьшающую возможность задиров и заеданий при свинчивании с большими крутящими моментами, а также улучшащую условия эксплуатации.

Резьба МК имеет укороченный профиль, поэтому диаметраль­ ная компенсация, вызванная отклонением половины угла профи­

ля, уменьшается пропорционально сопряженной высоте резьбы,

т. е. на 22% .

Для повышения износостойкости и прочности в отдельных слу­ чаях целесообразно применять (для пластических сталей) резьбы с шагом 7 и 8 мм.

Метрическая коническая уплотнительная резьба (МКУ)

Для повышения герметичности (при шаге более 5 мм) целесо­ образно применять резьбу МКУ (рис. 80). Элементы профиля резь­ бы приведены в табл. 49.

Для предотвращения усталостного разрушения резьбового соеди­ нения рекомендуется обкатывать впадины резьбы роликами, со­ здавая необходимые напряжения сжатия.

180