Приложение F (справочное). Контроль/осмотр специализированных замковых соединений бурильных колонн

Приложение F
(справочное)

Контроль/осмотр специализированных замковых соединений бурильных колонн

F.1 Общая часть

Имеется несколько изготовителей, выпускающих и поставляющих специализированные замковые соединения бурильных труб. Большинство таких соединений подразделяется на следующие категории:

a) соединения типа с двойным упорным торцом;

b) безупорный профиль резьбы типа "ласточкин хвост".

В общем случае устойчивость таких соединений к крутящему воздействию обеспечивается элементами или характеристиками, не встречающимися в стандартных резьбовых упорных соединениях. Некоторые из таких специфических соединений оснащены дополнительными элементами, нехарактерными для стандартных замков (например, радиальными уплотнениями "металл - металл"), указанными в настоящем стандарте.

Наличие таких компонентов и характеристик может привести к тому, что способы обследования, указанные в данном разделе, могут оказаться неприменимыми для специализированных замковых соединений.

В общем случае способ обследования таких соединений не зависит от конкретного элемента. Однако поскольку указанные соединения чаще всего характерны для замковых соединений бурильных труб, в данном приложении рассматриваются способы обследования именно этих замковых соединений. При проведении обследования компонентов, отличных от тех, что встречаются в замках бурильных труб, рекомендации настоящего приложения могут оказаться неприменимыми.

Поскольку рассматриваемые соединения целиком контролируются изготовителями, изменение их технических характеристик может происходить без предварительного уведомления. По этой причине перед проведением обследования у изготовителя следует запрашивать сведения об используемых процедурах обследования, допустимых размерах и критериях приемки. В данном приложении описаны только дополнительные обследования, рекомендуемые изготовителем в стандартных ситуациях.

F.2 Замковые соединения с двойным упором

F.2.1 Общая часть

Соединения с двойным упором - это конические резьбовые соединения с упорными торцами по обеим сторонам участка резьбы. Помимо стандартного упорного пояска, расположенного у основания ниппельной части штанги и торца с внутренней резьбой, имеется еще и внутренний упорный поясок, находящийся у начала ниппельной части и задней поверхности муфты. Как правило, герметизирующим является только внешний упорный поясок.

Требования к конструкции замковых соединений с двумя упорами и особенностям их ремонта устанавливаются в нормативной документации изготовителя по согласованию с заказчиком.

Самой важной характеристикой таких соединений является длина ниппеля и соответствующая ей глубина муфты. Данные размеры и их допустимые пределы имеют решающее значение для определения работоспособности таких соединений. При детальном обследовании помимо проведения стандартных измерений резьбовых упорных соединений необходимо измерить и эти параметры.

Кроме длины ниппеля и глубины муфты рассматриваемые соединения отличаются от стандартных также профилем резьбы и конусностью. Для контроля этих параметров могут понадобиться специальные резьбовые калибры, вкладыши для определения шага резьбы, стандарты для его выбора и другие приспособления. По поводу выбора конкретного инструмента для обследования и способа его получения необходимо проконсультироваться у изготовителя.

F.2.2 Наружный осмотр

F.2.2.1 Общая часть

Методики визуального осмотра замковых соединений бурильных труб, приведенные в 10.14, относятся в основном к соединениям "двойного заплечика". В F.2 описаны только дополнительные виды проверки соединений "двойного заплечика".

F.2.2.2 Внутренний упорный поясок

Внутренний упорный поясок у носовой части ниппеля обычно не несет уплотняющей нагрузки; на нем допускаются зарезы, вмятины, зазубрины и прочие дефекты, появившиеся в процессе эксплуатации, если это не отражается на его эксплуатационных качествах. В случае, если такие дефекты не влияют на общую длину ниппеля, изготовитель может признать их приемлемыми. Некоторые изготовители могут разрешить небольшую шлифовку для устранения неровностей на конце ниппеля. В обоих случаях изготовитель должен предоставить руководство с указанием критериев допустимости для таких дефектов.

Требования к твердосплавным пояскам замковых соединений бурильных труб устанавливаются в нормативной документации изготовителя по согласованию с заказчиком или в национальных стандартах государств, упомянутых в предисловии как проголосовавших за принятие межгосударственных стандартов*.

------------------------------

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 54383-2011 (ИСО 11961:2008).

Те же критерии действительны в отношении внутреннего упорного пояска на задней части муфты. Этот поясок защищен, поэтому обычно не имеет эксплуатационных дефектов. Тем не менее дефекты встречаются, поэтому данный поясок также подлежит осмотру на предмет дефектов, влияющих на общую глубину муфты.

Соединения, содержащие неприемлемые повреждения наружного упорного пояска, описаны в 10.14.8.1.б) или 10.14.8.1.в), или те, которые имеют неприемлемые дефекты внутреннего пояска, должны быть изъяты из эксплуатации. Изготовитель, однако, может разрешить ремонт или восстановление таких поверхностей. Оборудование и технологии, применяемые для восстановления, должны обеспечивать сохранение минимально допустимой длины между двумя упорными поясками. В связи с этим не следует приступать к восстановлению поверхностей, не получив соответствующих инструкций изготовителя.

F.2.2.3 Резьбовые поверхности

Обследование резьбовых поверхностей выполняется в соответствии с 10.14.8.2.

Изготовители могут использовать разные допуски при накатке, нарезке резьбы, а также для резьбовых калибров. Поэтому перед приемкой/ремонтом любого повреждения необходимо ознакомиться с инструкцией изготовителя по проведению соответствующего обследования. Обычно неприемлемыми являются вмятины на поверхности резьбы всех соединений типа "двойного заплечика".

F.2.2.4 Измерение профиля и шага резьбы

Профиль и шаг резьбы специализированного соединения может значительно отличаться от стандартного. В случае подобных расхождений необходимо связаться с изготовителем и получить у него соответствующие руководства. Допустимые отклонения шага резьбы указываются изготовителем.

F.2.3 Определение размеров

F.2.3.1 Общая часть

Наружный диаметр муфты, внутренний диаметр ниппеля, диаметр упорного торца резьбы, раззенкованная часть муфты, радиус кромки и высота установки ключа на замке измеряются так, как описано в 10.18 и 10.19. Места проведения измерений могут отличаться от тех, которые приняты для стандартных соединений API. Перед выполнением измерений необходимо ознакомиться с указаниями изготовителя. Изготовитель должен также указать критерии приемки для таких размеров.

F.2.3.2 Длина соединения для ниппеля и втулки

Расстояние между наружным и внутренним упорами, а также соответствующие им допуски должны указываться изготовителем. Обычно диапазоны допустимых размеров соединений для ниппеля и втулки слегка различаются.

Используя длинноходный микрометр-глубиномер, измеряют расстояние между наружным и внутренним упорами и заносят результаты измерения длины соединения ниппеля и муфты в протокол обследования.

Измерения, выходящие за минимально допустимые пределы, свидетельствуют о необходимости выбраковки. Для устранения дефекта можно использовать восстановление поверхности, но, как отмечено в F.2, выбор оборудования и метода восстановления поверхности следует согласовать с изготовителем.

F.2.3.3 Диаметр носовой части ниппеля

Для некоторых соединений типа "двойного заплечика" необходимо проводить измерение диаметра носовой части ниппеля. Они нужны для выявления утолщений носовой части.

Используя цифровой штангенциркуль/микрометр, проверяют диаметр у центра плоского участка носовой части ниппеля.

Измерения, выходящие за допустимые пределы, должны быть занесены в протокол. Главным фактором допуска/выбраковки должна служить длина ниппельного соединения.

F.2.3.4 Диаметр ниппеля у основания

Диаметр основания ниппеля вместе с допустимыми отклонениями может быть указан на чертежах или в указаниях изготовителя, касающихся методики полевых испытаний. При обследовании соединений, бывших в эксплуатации, измерение этого диаметра проводить не следует. По требованию владельца/пользователя такие измерения следует провести, используя цифровой штангенциркуль или микрометр, а затем занести данные в протокол измерений.

F.2.3.5 Повторная смазка соединения

Процедура смазки специализированных соединений "двойного заплечика" отличается от стандартного порядка смазки обычных резьбовых упорных соединений без второго упора.

Для "двойного заплечика" соединений необходимо, чтобы внутренний упорный поясок на дне муфты, а также носовая часть ниппеля были тщательно очищены и смазаны до начала сборки соединения. Эта процедура может быть затруднена, если колонна извлекается из скважины при заедании долота или когда запрещено заполнение колонны пресной водой. При возникновении подобных осложнений лучший результат достигается при выполнении операций очистки и смазки в процессе опускания в скважину. Для соединений "двойного заплечика" также важно нанести строго определенное количество резьбовой смазки. Недостаточная смазка резьбы приводит к контакту "сталь по стали", а ее избыток может привести к заеданию резьбы при сборке соединения и к завышению значений крутящего момента. Для нанесения резьбовой смазки на "двойной заплечик" соединения рекомендуется использовать малярную кисть (в отличие от стандартных соединений, для которых требуется щетка из щетины).

F.2.4 Безупорный профиль резьбы типа "ласточкин хвост"

F.2.4.1 Общая часть

В соединениях этого типа используется коническая резьба, и сопротивление кручению создается за счет схватывания резьбового соединения, а не с помощью упорных поясков. Герметичность обеспечивается за счет схватывания резьбы и смазки. По этой причине повреждения наружной поверхности ниппеля, заплечика наружной резьбы ниппеля, поверхности муфты, заплечика внутренней резьбы муфты необходимо исправлять вручную с тем, чтобы устранить выступы над поверхностью резьбы.

F.2.4.2 Оборудование

Оборудование включает телескопическое измерительное устройство и цифровой микрометр (или микрометр для измерения внутреннего диаметра).

F.2.4.3 Порядок проведения обследования

F.2.4.3.1 Общая часть

Рассматриваемое безупорное резьбовое замковое соединение труб бурильной трубы типа "ласточкин хвост" имеет шероховатую поверхность и не так чувствительно к эксплуатационным повреждениям, как большинство других. В отличие от стандартных упорных замковых соединений резьба типа "ласточкин хвост" обеспечивает сопротивление за счет схватывания конической резьбы с малым шагом, а не за счет упорных поясков. Поскольку резьбовые соединения обеспечивают герметизацию, повреждение внешнего заплечика ниппеля или поверхности муфт не требует восстановления поверхности или выбраковки соединения. Стандартные повреждения, возникающие при подвешивании или спуске колонн, могут быть устранены в полевых условиях. Повреждение поверхности ниппеля и его внешнего заплечика могут быть выправлены вручную с целью устранить наплывы металла, препятствующие навинчиванию сопряженной резьбы. Восстановления поверхности заплечиков не требуется.

Восстановление резьбы проводится по мере необходимости. Профиль резьбы нужно восстановить надфилем или ручным точилом, а затем очистить и просушить. Боковые стороны профиля резьбы, ее впадины и вершины должны иметь сравнительно однородную поверхность.

Проверяют резьбу на предмет наличия:

- выбоин и следов истирания: этот дефект приводит к подъему металла за пределы первоначальной поверхности и мешает полному вхождению ниппеля в муфту; его следует удалить надфилем или ручной шлифовальной машиной;

- значительные вмятины и зазубрины: вмятины, которые приводят к заеданию резьбы или не могут быть устранены с помощью надфиля или ручной шлифовальной машины, препятствуют правильному вхождению ниппеля и являются недопустимыми;

- значительные отклонения от формы окружности: отхождение от круговой формы препятствует созданию соединения. Соединение со значительным отклонением от формы круга не имеет достаточной глубины и преждевременно создает крутящий момент;

- значительная ржавчина или окалина: скопление продуктов коррозии препятствует надлежащему вхождению ниппеля в муфту и должно быть устранено. Такую операцию можно выполнить проволочной щеткой. Маленькие питтинги и незначительная местная коррозия не мешают созданию правильного соединения и не подлежат выбраковке. Тем не менее поверхности должны быть свободны от питтингов и других дефектов, превышающих 1,5 мм (0,06 дюйма) в глубину и 3,18 мм (0,125 дюйма) в диаметре, либо быть более 38 мм (1,5 дюйма) в длину и располагаться вдоль винтовой линии резьбы;

- выступы на резьбе: любые наплывы, поднятые углы или другие повреждения, выступающие над поверхностью резьбы, должны быть устранены вручную и зачищены до однородного состояния.

При обследовании настоящего безупорного резьбового соединения типа "ласточкин хвост" буровые бригады могут самостоятельно определять, требуется ли ремонт соединения. Невысокие требования к гладкости поверхности позволяют проводить ремонт большинства дефектов резьбы в полевых условиях, что приводит к значительной экономии времени и средств в сравнении с повторным нарезанием резьбы замкового соединения.

F.2.4.3.2 Визуальное обследование

Проверяют упорный ободок на наличие признаков контакта "упор - упор", таких как зазубрины, деформации или следы прижогов. При обнаружении признаков контакта резьба подлежит выбраковке.

В конструкции настоящего безупорного профиля резьбы типа "ласточкин хвост" предусмотрен индикатор износа - зазор между поверхностью муфты и внешним заплечиком ниппеля. Этот зазор устраняет поверхностную реакцию при возникновении крутящего момента в стандартных упорных резьбовых соединениях. Однако после нескольких процедур сборки и разборки соединения боковые поверхности резьбы изнашиваются, что позволяет ниппелю слишком далеко входить в муфту. Это ведет к уменьшению зазора около внешнего заплечика и в конечном итоге к контакту между поверхностью муфты и индикатором износа резьбы, выступающим над поверхностью заплечика ниппеля. Индикатор износа сделан выступающим намеренно с тем, чтобы его значительная деформация могла сигнализировать об износе соединения. Индикатор предназначен для того, чтобы обеспечить возможность нескольких восстановительных операций прежде, чем резьбовое соединение окончательно износится и потребуется повторное нарезание резьбы. Когда соединение полностью износится, будет полный контакт между заплечиком ниппеля и поверхностью муфты. После того как индикатор износа резьбы войдет в контакт с муфтой, необходимо провести операцию повторной нарезки резьбы на соединении.

При обследовании проверяют:

- деформацию индикатора износа;

- задиры на заплечике ниппеля и поверхности муфты;

- волосы износа на заплечике резьбы ниппеля и поверхности муфты;

- исчезновение зазора.

В случае присутствия какого-либо из этих признаков на безмуфтовом резьбовом конце ниппеля или втулки этот конец следует повторно нарезать. Проверяют заплечик на наличие повреждений, вызывающих выступы; последние можно удалить ручной правкой.

Восстанавливать поверхность заплечиков не следует.

Проверяют поверхности резьбы на наличие выступов над стандартной поверхностью резьбы.

Обращают особое внимание на участки с выбоинами и износом. Выступы следует устранять правкой вручную; если такое невозможно, соединение подлежит выбраковке.

Скопления продуктов коррозии или окалины могут препятствовать правильному контакту ниппеля и муфты, и их следует устранять. Операцию проводят проволочной щеткой. Маленькие питтинги и незначительная местная коррозия не мешают созданию правильного соединения и не подлежат выбраковке. Тем не менее поверхности должны быть свободны от питтингов и других дефектов, превышающих 1,58 мм (0,062 дюйма) глубины, или 3,17 мм (0,125 дюйма) в диаметре, или превышающих 37,1 мм (1,5 дюйма) вдоль винтовой линии резьбы, которые являются причиной для выбраковки.

Небольшие вмятины допустимы, если их можно устранить с помощью надфиля или шлифовальной машины. Другие дефекты подлежат выбраковке.

Отклонение от окружности, мешающее созданию соединения, является причиной выбраковки.

Отбракованная резьба может быть нарезана повторно.

F.2.4.3.3 Диаметр упорного торца резьбы

Упорный торец резьбы должен идти вокруг всего соединения. Поскольку диаметр упорного торца - это наружный диаметр индикатора износа, его нельзя изменять. Диаметр упорного торца резьбы является показателем износа наружного диаметра замкового соединения. Замковое соединение полностью сохраняет номинальное натяжение крутящего момента, если износ его наружного диаметра не превышает диаметра фаски. Чтобы продлить период эксплуатации бурильной колонны, следует заложить поправку на соответствующий износ наружного диаметра замкового соединения.

При наличии областей армирования/наплавки твердым сплавом может быть использован меньший наружный диаметр замкового соединения. Зачастую наружный диаметр области армирования/наплавки твердым сплавом превышает наружный диаметр замкового соединения. В толстом наплавленном слое концентрируется износ в процессе бурения. Когда диаметр наплавленного слоя уравнивается с наружным диаметром замкового соединения, области армирования/наплавки твердым сплавом необходимо восстановить. В данной системе толстый слой армирования/наплавки твердым сплавом заменяет собой поправку на износ замковых соединений с большим наружным диаметром.

F.2.4.4 Измерение внутреннего диаметра муфты

С помощью телескопического устройства и цифрового штангенциркуля либо микрометра для измерения диаметров глухих отверстий следует измерить диаметр плоского участка под резьбой муфты. Изготовитель должен указать максимально допустимый диаметр для этих измерений. Если изменение превышает данную величину в любом месте, соединение выбраковывается.

F.2.4.5 Резьбовая смазка

Поскольку резьба обеспечивает герметичность лишь в сочетании с резьбовой смазкой, используемая смазка должна соответствовать требованиям изготовителя резьбы. Требуются смазки, содержащие твердые компоненты. Обычно рекомендуются смазки для замковых соединений, содержащие цинк или медь/графит.

Смазку следует наносить равномерно и распределять по всей поверхности контакта ниппеля и втулки. Нет необходимости наносить смазку на внутреннюю резьбу при сборке соединения.