Стальные бурильные трубы ГОСТ 7909-56: конструкция, сортамент и условия эксплуатации
Стальные бурильные трубы ГОСТ 7909-56 — элемент бурильной колонны, предназначенный для передачи крутящего момента от ротора или верхнего привода к породоразрушающему инструменту, а также для подвода промывочной жидкости к забою. Стандарт распространяется на бесшовные горячекатаные трубы с высаженными внутрь или наружу концами, изготавливаемые из углеродистых и легированных конструкционных сталей. Трубы применяются при вращательном бурении скважин на нефть, газ, воду и твёрдые полезные ископаемые, а также в геологоразведочных работах.
Конструктивные особенности и присоединительные элементы
Труба по ГОСТ 7909-56 представляет собой бесшовное тело с высаженными концами, к которым привариваются соединительные замки. Высадка обеспечивает увеличение толщины стенки в зоне сварного шва и снижает концентрацию напряжений при знакопеременных нагрузках. Замковая резьба выполняется по ГОСТ 5286, коническая, с шагом, соответствующим типоразмеру трубы. Герметичность резьбового соединения достигается за счёт уплотнительных поверхностей замка и смазки, работающей при контактных давлениях до 60–80 МПа.
Основные параметры труб регламентированы по наружному диаметру, толщине стенки, группе прочности и типу высадки. Для труб с высаженными внутрь концами характерна гладкая наружная поверхность, что снижает гидравлические потери в затрубном пространстве и уменьшает риск желобообразования в наклонно-направленных стволах.
Сортамент и механические характеристики
Стандарт охватывает трубы условным диаметром от 42 до 168 мм с толщиной стенки от 5 до 12 мм. Группы прочности регламентируют предел текучести и временное сопротивление, что определяет допускаемую глубину спуска и величину осевой нагрузки на колонну.
| Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Группа прочности | Предел текучести, МПа | Тип высадки |
|---|---|---|---|---|
| 60 | 5,0 | Д | 380 | внутренняя |
| 73 | 5,5 | К | 490 | внутренняя |
| 89 | 6,5 | Е | 550 | наружная |
| 114 | 8,0 | Л | 650 | наружная |
| 140 | 9,0 | М | 750 | наружная |
| 168 | 12,0 | Р | 850 | наружная |
Материалы и термообработка
Для изготовления труб применяются стали марок 36Г2С, 40ХН, 38ХН3МФА и другие, обеспечивающие требуемый комплекс прочностных и пластических свойств. Термообработка включает закалку с последующим высоким отпуском, что формирует сорбитную структуру с однородным распределением карбидной фазы. Ударная вязкость при отрицательных температурах до –40 C остаётся в пределах, достаточных для эксплуатации в условиях Крайнего Севера и на шельфовых месторождениях.
Области применения
- Нефтегазодобыча — бурение эксплуатационных и разведочных скважин роторным способом и с применением забойных двигателей.
- Геологоразведка — колонковое бурение твёрдых полезных ископаемых установками ЗИФ-650, ЗИФ-1200.
- Гидрогеология — сооружение водозаборных скважин диаметром до 168 мм.
- Инженерные изыскания — бурение скважин под свайные основания и геотехнический мониторинг.
- Горнодобывающая промышленность — проходка восстающих и вспомогательных выработок.
Условия эксплуатации и контроль
В процессе работы колонна испытывает растягивающие нагрузки от собственного веса, крутящий момент, изгибающие напряжения в искривлённых интервалах и внутреннее давление промывочной жидкости. Контроль труб проводится методами неразрушающего контроля: ультразвуковая дефектоскопия тела трубы, магнитопорошковая проверка высаженных концов, измерение толщины стенки. Периодичность дефектоскопии устанавливается регламентом бурового подрядчика и зависит от категории сложности скважины.
Вопросы и ответы
Какие группы прочности предусмотрены ГОСТ 7909-56?
Стандарт устанавливает группы прочности Д, К, Е, Л, М и Р с пределом текучести от 380 до 850 МПа. Выбор группы определяется проектной глубиной скважины и величиной допускаемой осевой нагрузки на колонну.
Чем отличается внутренняя высадка от наружной?
При внутренней высадке утолщение формируется внутрь тела трубы, наружный диаметр остаётся постоянным. При наружной высадке утолщение выходит за габарит, что увеличивает гидравлическое сопротивление в затрубном пространстве, но упрощает проходку через обсадную колонну.
Какая резьба применяется для соединения труб?
Соединение выполняется через замки с конической резьбой по ГОСТ 5286. Герметичность обеспечивается уплотнительными поверхностями замка и резьбовой смазкой, рассчитанной на контактные давления до 80 МПа.
При каких температурах допускается эксплуатация труб?
Трубы из легированных сталей сохраняют работоспособность при температурах до –40 C. Для шельфовых и северных месторождений применяются стали с повышенной ударной вязкостью, подтверждённой испытаниями Шарпи при отрицательных температурах.
