ТРУБА ДЛЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям труб для бурения и обсадки скважин, для закачки и откачки газообразных и жидких веществ, в частности нефти, газа, воды, выщелачивающего и продуктивных растворов.
Известно, что при эксплуатации нефтяных и газовых скважин трубы подвергаются одновременному воздействию целого ряда различных факторов, оказывающих влияние на эксплуатационные свойства труб и их срок службы. Трубы испытывают значительные комплексные знакопеременные механические нагрузки статического и динамического характера, действие высокого градиента температур, воздействие агрессивных коррозионно-эрозионных сред и др. факторов. При этом в результате действия указанных нагрузок более 50% аварий на нефтяных и газовых скважинах происходит по вине резьбовых соединений труб. Распространенными видами повреждения резьбовых соединений являются износ резьбовых поверхностей, промывы резьбы, потеря резьбовыми соединениями герметичности, их разобщение, снижение усталостной прочности и разрушение от внутреннего давления.
В качестве прототипа выбрана труба насосно-компрессорной или буровой колонны (патент РФ №27664), содержащая на резьбовых концах соединительные элементы - муфту и переходник, на резьбовых поверхностях которых выполнено диффузионное цинкование толщиной 15-30 мкм.
Недостатками указанной трубы является то, что покрытие толщиной 15-30 мкм обеспечивает перекрытие резьбовых зазоров труб на отдельных участках только на 20-40%. Таким образом, в резьбовых соединениях труб с муфтами, на которых выполнено диффузионное порошковое цинкование толщиной 15-30 мкм, могут присутствовать зазоры величиной 45-60 мкм, что не гарантирует герметичности резьбовых соединений колонн труб как при их сборке, так и при их последующей эксплуатации.
Коррозионная стойкость также ограничена толщиной цинкового покрытия.
Задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель являются повышение герметичности и коррозионной стойкости резьбовых соединений труб.
Указанные технические задачи решаются тем, что у трубы для скважин, содержащей на резьбовых концах соединительные элементы, на резьбовых поверхностях которых выполнено диффузионное цинкование, толщина диффузионного покрытия на резьбовой поверхности соединительных элементов составляет 31-60 мкм, при этом среднее отклонение толщины покрытия не превышает 20%.
В качестве соединительных элементов используются непосредственно муфты или муфты в комбинации с переходными или другими деталями.
1
Исследование трещиностойкости цинкового покрытия показало, что при толщине в пределах 31-60 мкм покрытие выдерживает нагрузки силой 20Н и сохраняет при этом сплошность и адгезию к металлу основы. Изучение структуры покрытия выявило, что покрытие в основном однофазное и состоит из δ-фазы. Традиционно присутствующая в диффузионных цинковых покрытиях твердая хрупкая г-фаза либо отсутствует, либо ее толщина не превышает 1-2 мкм. Практическое отсутствие г-фазы, располагающейся на границе металл - покрытие, обеспечивает высокую адгезию цинкового покрытия к поверхности муфты или переходника.
С увеличением толщины резьбового покрытия повышается и его коррозионная стойкость. Испытания на коррозионную стойкость в камере нейтрального соляного тумана по ГОСТ 9.308 показали, что при толщине покрытия 15-20 мкм время до появления продуктов коррозии основного металла составило 152 часа, а при толщине покрытия 45-50 мкм - не менее 250 часов.
При увеличении толщины цинкового покрытия необходимо повышать требования к его равномерности. Металлографические исследования показали, что при среднем отклонении толщины покрытия более 20% требуемая герметичность резьбового соединения не гарантирована.
На фигуре 1 изображена труба в сборе с соединительными элементами.
Устройство содержит трубу 1, переходник 2 и муфту 3. Резьбовые поверхности муфты 3 подвергнуты диффузионному цинкованию с толщиной цинкового покрытия 31-60 мкм. Среднее отклонение толщины покрытия не превышает 20%.
Устройство работает следующим образом, трубы 1 с помощью переходников 2 и муфт 3 собираются в колонну для осуществления своих функций - бурения, крепления стенок скважин, закачки - откачки веществ и др.
Заявленные параметры цинкового покрытия обеспечивают требуемую герметичность и коррозионную стойкость резьбовых соединений труб.