От основы смазки зависит устойчивость против высыхания и отвердения, чрезмерного разжижения вследствие высокой температуры, стойкость к абсорбции воды, способность легко наноситься на резьбу в условиях низких температур. Для соединений, работающих в условиях высоких температур, применяют смазки на силиконовой основе, содержащей кремнеорганические соединения. Силиконовая основа также улучшает свойства смазки при низких температурах.

Для высокотемпературных скважин (100-200° С) применяют смазку Р-402 (ТУ-38-1-112-67), разработанную во ВНИИГАЗ. Смазку Р-402 изготовляют на силиконовой основе и наносят на резьбу при температурах до - 30°С. Она имеет хорошие уплотнительные и антизадирные свойства и обладает повышенной темпе - ратуростойкостью (до 200°С). В состав смазки Р-402 входит жировая основа 36%, состоящая из масла машинного СУ (9%), кремнеорганической жидкости {21,7%), гидрата окиси лития (0,3%), стеариновой кислоты (4,3%) и стеарата алюминия (0,7%). Наполнители составляют 64%: графитовый порошок (20%), свинцовый порошок (28%), цинковая пыль (12%) и медная пудра (4%).

Для скважин с температурой до 100° С рекомендуется смазка Р-2 МВП (МРТУ-12Н103-64). Смазка Р-2МВП отличается от смазки Р-402 составом жировой основы, в связи с чем обладает более низкой температуростойкостью и морозостойкостью. При температуре окружающего воздуха ниже - 5° С перед нанесением на резьбу смазку надлежит подогревать. Жировая основа смазки Р-2 составляет 37% (масло машинное СУ 18,4%, масло МВП 14% и стеарат алюминия 4,6%). Наполнителями являются графитовый порошок 18%, свинцовый порошок 29%, цинковая пыль 12% и медная пудра 4%. За рубежом для соединений обсадных и насосно-компрессорных труб широко применяются смазки, рекомендованные бюллетенем 5А2 Американского нефтяного института.

Бюллетень 5А2 АНИ предусматривает два вида резьбовых смазок: силиконовая и модифицированная, которые по своему назначению соответственно аналогичны Р-402 и Р-2МВП. В состав смазок 5А2 АНИ входят твердые компоненты: графитовый порошок 18%; свинцовый порошок 30,5%; цинковая пыль 12,2% и медные чешуйки 3,3% -всего 64%. Остальные 36% составляет основа смазки. Основа силиконовой смазки состоит из силиконового компаунда и силиконовой жидкости в количестве 15,5% к общему весу смазки.

6.2 Испытания соединений обсадных труд на герметичность

6.2.1 Испытания соединений с использованием графитовой смазки

Испытанию подвергались резьбовые соединения обсадных труб диаметром 146 мм и толщинами стенок 8, 10, 12 мм. Состав смазки для крепления соединений, выпускаемых Южнотрубным заводом (г. Никополь), следующий: солидол - 65; серебристый графит - 35% вес.

Предварительно подвергающиеся испытанию соединения прошли проверку по ГОСТ 632-57 на Южнотрубном заводе.

Как видно из результатов испытаний (табл.6.2), при более длительной выдержке под давлением 200ат герметичность нарушается в большинстве случаев. При дополнительном осевом растяжении герметичность соединений часто нарушается при более низких давлениях.

Таблица 6.2

Примечание. В полную растягивающую нагрузку входит осевое растяжение, вызванное внутренним давлением на заглушенные торцы образцов.

6.3 Испытание соединений с применением специальных уплотнительных смазок

6.4 Испытание резьбовых соединений обсадных труб с применением полимеризующихся составов

Гальванические покрытия и смазка резьбы, предохранение от задиров применяется в особых условий техники безопасности. Однако для резьбовых соединений забойных двигателей, где этот процесс налажен, его целесообразно применять. Для предохранения от задиров, заеданий и коррозии резьба забойных двигателей покрывается гальваническими покрытиями. Наибольшее распространение получили меднение и фосфатирование, предохраняющие резьбу от задиров и заеданий и повышающие износостойкость резьбы. Цинкование практически предохраняет соединение только от коррозии. Кадмирование полностью предохраняет резьбовое соединение как от задиров и заеданий, так и от коррозии. Фосфатная пленка стирается после четырех - семи свинчиваний, в то время как кадмиевая и медная сохраняется значительно дольше. Недостаток кадмированной резьбы - низкий коэффициент трения (на 35-50% ниже фосфатированной). Поэтому для предотвращения самопроизвольной затяжки в процессе роторного бурения кадмирование не может быть рекомендовано для замковых соединений. Кроме того, процесс кадмирования сложнее фосфатирования, так как требует соблюдения

В стендовых условиях свинчивали натурные образцы резьбовых соединений с резьбой МУ155Х6, подвергнутой фосфатированию, цинкованию и кадмированию. Резьбовое соединение свинчивали с приложением осевого усилия 40 тс, без крутящего момента трения по торцам. Это достигалось за счет установки упорного подшипника качения. Осевое усилие измерялось гидравлической месдозой с манометром. Хотя при первом свинчивании крутящий момент фосфатированной резьбы выше чем у оцинкованной (на 12%), на поверхности ее витков отсутствовали задиры (кольцевые риски), в то время как на витках оцинкованной резьбы наблюдались кольцевые риски, а цинковая пленка стиралась уже после второго свинчивания.

Крутящий момент при первом свинчивании кадмированной резьбы примерно в 1,5 раза меньше фосфатированной. Следовательно, в зависимости от назначения резьбового соединения, необходимо определить вид гальванического покрытия поверхности резьбы. Качественная смазка резьбы предохраняет соединение от задиров и заеданий, повышает его износостойкость и герметичность.

Наибольшее распространение получили резьбовые смазки с металлическими наполнителями (около 60% цинка, свинца и основа) типа Р-416. Хорошие результаты получены от применения йодисто-свинцовой смазки (йодистый свинец 55%, графит 7-10% и смазка Ц-201), а также сульфитмолибденовой. Использование графитовой смазки при свинчивании резьбовых соединений не рекомендуется, так как она вызывает задиры и заедания даже фосфатированных и оцинкованных резьб. Одна из причин возникновения задиров и заеданий в процессе свинчивания конических резьбовых соединений - соприкосновение вершин резьбы и впадин. Проверка калибрами не обеспечивает контроля по наружному диаметру внутренней резьбы и внутреннему диаметру наружной резьбы. Высота профиля зависит от правильной заточки резьбового резца по радиусу. Радиус заточки должен быть меньше номинального радиуса впадины резьбы с учетом износа.

Исследованиями, проведенными во ВНИИБТ, установлено, что при обычном нарезании резьбы твердосплавным режущим инструментом на стали с НВ 270-320 радиус закругления резьбового резца должен быть на 0,015-0,02 S меньше номинального радиуса закругления впадины (S - шаг резьбы). В случае некачественной зачистки резьбы у вершин профиля остаются заусенцы, которые при свинчивании (даже вручную) могут вызвать задиры. Для устранения этого недостатка резьбу необходимо нарезать профильными резьбовыми резцами (с заплечиками). Профильный резьбовой резец образует радиусы закругления у вершин профиля резьбы R = 0,4 мм, способствующих предохранению резьбы от задиров и заеданий.

Список литературы

1. Булатов А.И. Тампонажные материалы, М.: Недра, 1987. - 279 с.

2. Гаджумян Р.А., Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин. М.: Недра, 2000. - 487 с.

3. Гаджумян Р.А., Калинин А.Г., Сердюк Н.И. Расчеты в бурении. М.: РГГРУ, 2007. - 659 с.

4. Долгих Л.Н. Расчеты крепления нефтяных и газовых скважин: учеб. пособие; ПГТУ, 2006. - 87с.

5. Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. 2 изд. - М.: Недра, 1988. - 358

Размещено на Allbest.ru