Глава 2. Резьбы нефтяного сортамента

Основной отличительной особенностью соединений труб и муфт нефтяного сортамента является применение конических резьб. Главным преимуществом конической резьбы является ее высокая герметичность.

Конические резьбы нефтяного сортамента имеют треугольный профиля с углом 60° или трапецеидальный профиль с углами наклона профиля 3° и 10° для обсадных труб и труб НКМ с шагом 5.08 мм, по 15° для бурильных труб и 3° и 30° для труб НКМ с шагом 4.232 мм.

В России, в основном, используются следующие резьбы нефтяного сортамента. ГОСТ 631 Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним регламентирует два вида резьбы: коническую треугольного профиля с шагом 2.54 мм и коническую трапецеидальную с шагом 5.08 мм.

Следует отметить, что трапецеидальная резьба на бурильных трубах применяется сравнительно редко. ГОСТ 632 Трубы обсадные и муфты к ним" также предусматривает применение конической треугольной и трапецеидальной резьб. При этом шаг треугольной резьбы 3.175 мм, а трапецеидальной 5.08 мм.

Трапецеидальная резьба используется в соединениях ОТТМ, ОТТГ, безмуфтовых соединениях ТБО. При этом собственно профиль резьбы остается одинаковым, различия касаются лишь дополнительных уплотнительных поверхностей, повышающих герметичность соединения.

Следует отметить, что основной особенностью резьбового соединения с трапецеидальной резьбой является его высокая сопротивляемость растягивающим нагрузкам. Трубы с трапецеидальной резьбой предназначены для использования их в наиболее нагруженных участках, т. е. в верхней части обсадной колонны.

Кроме того, за счет конструктивных особенностей трапецеидальной резьбы прочность на растяжение, например, у труб ОТТМ на 25-50% выше, чем у соединений обсадных труб треугольной резьбой. Это позволяет при том же коэффициенте запаса прочности использовать трубы с резьбой ОТТМ с уменьшенной до 2 мм толщиной стенки или применять трубы из стали с более низкими механическими свойствами (например, из стали группы прочности К вместо группы прочности Л).

ГОСТ 633 "Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним" отличается от предыдущих применением четырех типоразмеров резьб: двух с треугольным профилем (шаги 2.54 и 3.175 мм) и двух с трапецеидальным (шаги 4.232 и 5.08 мм).

Если профили треугольных резьб по всем трем ГОСТам почти не отличаются (если не считать некоторых различий по техническим требованиям), то профили трапецеидальных в каждом ГОСТе свои.

Кроме того, к нефтяному сортаменту относятся замковые резьбы, регламентированные ГОСТ 5286. Это треугольные конические резьбы с шагами 5.08 и 6.35 мм и конусностью 1:4 и 1:6.

Эскизы и параметры всех резьб, предусмотренных перечисленными ГОСТами, приводятся в приложении 3.

Сортамент резьб, применяемых за рубежом, существенно шире. В основном, используются резьбы, предусмотренные спецификациями 5B и 7 API (Американского нефтяного института). Это треугольные резьбы API Round 60° и API 60°, трапецеидальная резьба API Buttress по спецификации 5B.

Однако наряду с этими резьбами используются соединения, предлагаемые ведущими фирмами-производителями труб нефтяного сортамента.

Соединение VAM фирмы "Vallourec" (Франция) по параметрам резьбы практически повторяет BUTTRESS, отличаясь только конструктивными особенностями уплотнительных поверхностей, а трапецеидальные резьбы New-VAM, применяемые для соединения насосно-компрессорных труб, имеют шаги 4.232 и 3.175 мм.

Фирма "Mannesmann" (ФРГ) предлагает серию резьб "OMEGA" с шагами 6.35 и 8.467 мм.

Наиболее широкую гамму резьбовых соединений предлагает фирма "Hydril" (США). Здесь можно найти двухступенчатые цилиндрические и конические резьбы трапецеидального профиля, резьбы с формой профиля типа "ласточкин хвост", разношаговые резьбы и т.д. Соединения отличаются высокими рабочими характеристиками, очень сложны в изготовлении и применяются, в основном, в условиях, когда к герметичности соединений предъявляются особо высокие требования.

Хотя сегодня в России и СНГ используются, большей частью, соединения труб по нашим ГОСТам, в последнее время, все чаще встречаются резьбы "BUTTRESS", в газовой промышленности все большее применение находят соединения VAM и New-VAM".