Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С
Министерство Образования и Науки Украины
Национальная Металлургическая Академия Украины
Кафедра термической обработки металлов
Реферат
на тему:
?Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из
стали 36Г2С ?
Подготовила ст.гр. МТ-97-2
Черных Е.С.
Проверил преподаватель
Прядко Е.И.
г.Днепропетровск
2001г.
Содержание:
Стр.
Введение………………………………………………………………..3
1.Назначение обсадных труб...………………………………..……...4
2.Сортамент и технические требования, предъявляемые к
обсадным трубам………………………………………………………5
3.Материал обсадных труб……..……………………………….…….6
4.Технологическая схема производства обсадных труб…………….7
5.Термическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С…………..8
5.1.Нормализация труб………………………………………………...8
5.2.Закалка и отпуск труб……………………………………………..12
5.3.Термическая обработка концов труб……………………………..16
6.Термомеханическая обработка обсадных труб……………………16
7.Контроль качества труб после термической и
термомеханической обработки……………………………………….18
Литература……………………………………………………………..19
Введение
В отличие от других видов металлопродукции для труб характерны развитая
поверхность (наибольшее отношение площади поверхности к массе), наличие
внутренней полости, значительный сортамент по геометрическим размерам,
способам производства и назначению.
По способу производства трубы подразделяют на литые, бесшовные и
сварные. Основной объём производства составляют бесшовные и сварные. По
назначению трубы подразделяют: на трубы для нефте- и газодобывающей
промышленности, теплоэнергетики, магистральных газо- и нефтепроводов, трубы
для производства подшипников, химической промышленности, строительства и
т.д.
Условия эксплуатации труб различного назначения позволяют
сформулировать основные требования, предъявляемые к материалу для их
производства. Так, для труб нефтяного сортамента условия эксплуатации
весьма разнообразны: интервал рабочих температур от –60 до 150-200єC,
знакопеременные нагрузки (бурильные и насосно-компрессорные трубы),
коррозия под напряжением в среде сероводорода. В этой связи трубы для
добычи нефти и газа должны обладать высокой прочностью и пластичностью,
сопротивлением усталостному и хрупкому разрушению. Для северных районов
требуется высокая хладостойкость металла труб.[1]
1.Назначение обсадных труб
При бурении нефтяных скважин стальные трубы используют для передачи
вращения породоразрушающему инструменту, для крепления стенок скважин в
процессе бурения и эксплуатации, для транспортировки нефтепродуктов на
поверхность и других целей. Стоимость труб в общей стоимости бурового
оборудования составляет около 60%.
По своему назначению трубы нефтяного сортамента разделяют на бурильные,
утяжелённые бурильные, рабочие (или ведущие) бурильные, обсадные и насосно-
компрессорные трубы.
При бурении и эксплуатации скважин из труб этих видов составляют
бурильные, обсадные и насосные колонны, в которых отдельные трубы соединяют
между собой с помощью специальных резьбовых соединений.
Передачу вращения породоразрушающему инструменту (в случае роторного
способа), транспортировку жидкости или газа для очистки забоя скважины от
разрушенной породы осуществляют с помощью бурильной колонны.
Для предохранения скважин от обрушения в скважину опускают колонну
обсадных труб. Обычно обсадная колонна состоит из следующих элементов
(рис.1):
Направление (а)
служит для крепления устья
скважин и направления потока промывочной
жидкости. Направление опускается на глуби-
ны порядка 4-6 м.
Кондуктор (б)
служит для перекрытия верх
них слабых слоёв
пород, для изоляции сква-
жин от возможного притока грунтовых вод и
обеспечения
вертикального направления
стволу скважины.
Кондуктор обычно опуска
ется на глубину
40-60 м, а в глубоких сква-
жинах – до 600 м.
Промежуточные колонны (в) опускают в за-
висимости от
общей глубины скважины на
2000-3000 м, они в
основном служат для ра
зобщения пластов.
Эксплуатационная
колонна (г) служит для
изоляции
продуктивного горизонта от дру-
гих и обеспечивает
доступ к нему. Иногда
её используют для
извлечения нефти и газа
на поверхность.
Обсадные трубы испытывают три вида нагрузок – растяжение, наружное
(сминающее) и внутреннее давление. Растягивающие нагрузки вызываются
собственным весом колонны обсадных труб. Обычно напряжения в обсадных
трубах соответствуют разности наружного и внутреннего давлений. Но в
некоторых случаях трубы могут оказаться под действием только наружного или
только внутреннего давления. В этом случае трубы находятся в наиболее
тяжёлых условиях работы.
Для транспортировки нефтепродуктов на поверхность используют колонны,
составленные из насосно-компрессорных труб.[2]
2. Сортамент и технические требования, предъявляемые
к обсадным трубам
Изготовление труб для нефтяной и газовой промышленности производится по
специальным стандартам или техническим условиями, в которых строго
регламентированы: размеры труб по диаметру и толщине стенки, длина труб,
размеры соединений, категория прочности материала, а также точность
изготовления труб и резьб, виды и методы испытаний.
В СНГ обсадные трубы изготавливают по ГОСТ-632-57 только бесшовными
диаметром 114-426 мм с толщиной стенки 6-14 мм. Длина резьбы на трубах
увеличивается с 79,5 до 98,5 мм по мере роста диаметра независимо от
толщины стенки. Проект стандарта на обсадные трубы, взамен ГОСТ 632- 57,
включает размеры труб по диаметрам (как принятые в практике СНГ, так и за
рубежом) с толщиной стенки 6-14 мм. Аналогично APIstd5A в проекте
предусмотрено изготовление труб с длинной и нормальной (короткой) резьбой.
Причём длина резьбы такая же, как и в зарубежных стандартах. Для труб
диаметром 127; 139,7; 177,8-298 мм с толщиной стенки 6-8 мм предусмотрена
укороченная нормальная резьба.
В СНГ разработан проект специального государственного стандарта на
сварные обсадные трубы диаметром 426-530 мм с толщиной стенки 8-12 мм. Для
крепления неглубоких скважин более экономично применение сварных
тонкостенных труб вместо бесшовных. Поэтому необходима организация
производства таких труб диаметрами 114-426 мм с толщиной стенки 4-6 мм для
скважин неответственного назначения.
Стандарты на трубы нефтяного сортамента не определяют применяемый
материал, а задают только минимальные значения показателей механических
свойств (?b, ?s, ?, ?, ak).
Таблица 1
Механические свойства материала обсадных труб
|Категория |Предел прочности,|Предел текучести,|Удлинение, |
|прочности |Мн/мІ(кг/ммІ) |Мн/мІ(кг/ммІ) |% |
| А |411,9 (42) |245,2 (25) |25 |
| С |539,4 (55) |313,8 (32) |18 |
| Д |637,4 (65) |372,6 (38) |16 |
| К |686,5 (70) |490,3 (50) |12 |
| Е |635,5 (75) |539,4 (55) |12 |
| Л |931,6 (95) |637,4 (65) |12 |
| М |980,6 (100) |735,5 (75) |12 |
Обсадные трубы в обязательном порядке подвергают гидравлическим
испытаниям для проверки прочности тела трубы и герметичности резьбового
соединения. Стандартом API предусмотрено испытание внутренним
гидравлическим давлением обсадных труб диаметром до 245мм, вызывающим в
теле трубы напряжения, равные 80% от предела текучести материала, а труб
большого диаметра – 60%. Для высокопрочных труб, идущих на глубокие
скважины, рекомендуют доводить напряжения в теле трубы до 95% от предела
текучести материала [3].
3.Материал обсадных труб
Техническими условиями на трубы нефтяного сортамента химический состав
сталей, за исключением серы и фосфора, не оговаривается и марка стали
выбирается изготовителем по технико-экономическим соображениям и
регламентируется в технологической документации. Максимальное содержание
элементов определяется применяемым исходным сырьём и способом выплавки
стали и находится в пределах 0,030-0,065% для серы и 0,035-0,110% для
фосфора.
Таблица 2
Химический состав сталей для обсадных труб, применяемых в СНГ
|Категори|Химический состав, % |
|я | |
|прочност| |
|и (марка| |
|стали) | |
| |С |Mn |Si |Cr |Ni |Mo |W |S |Р |
| | | | | | | | |макс |макс |
|А |0,18-0|0,3-0,|0,15-0|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |,25 |6 |,23 | | | | | | |
|С |0,3-0,|0,65-0|0,2-0,|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |37 |,9 |35 | | | | | | |
|Д |0,43-0|0,7-0,|0,15-0|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |,53 |9 |,3 | | | | | | |
|К |0,32-0|1,5-1,|0,4-0,|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |,43 |6 |7 | | | | | | |
| |0,33-0|0,75-1|0,17-0|0,4-0,|0,4-0,|0,3-0,|- |0,045 |0,045|
| |,43 |,05 |,37 |7 |7 |4 | | | |
| | | | | | | | | | |
|Е | | | | | | | | | |
| |0,43-0|1,15-1|0,25-0|0,4-0,|0,3-0,|0,05-0|- |0,045 |0,045|
| |,48 |,4 |,35 |7 |7 |,15 | | | |
| |0,35-0|0,7-0,|0,15-0|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |,42 |9 |,3 | | | | | | |
|Л |0,32-0|1,4-1,|0,4-0,|- |- |- |0,25-0|0,045 |0,045|
| |,38 |8 |7 | | | |,4 | | |
| |0,3-0,|1,25-1|0,4-0,|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |43 |,6 |7 | | | | | | |
|М |0,32-0|1,5-1,|0,4-0,|- |- |- |- |0,045 |0,045|
| |,43 |8 |7 | | | | | | |
Для получения труб более высоких категорий прочности возможны два пути [4]:
1)применение легированных сталей с последующей сравнительно простой
Страницы: 1, 2, 3
|