3.2.3 Сварные соединения обсадных труб

При­меняются несколько типов сварных соединений: раструбное (рис. 32, а), двухраструбное (рис. 32, б), муфтовое (рис. 32, в), встык (рис. 32, г), ниппель-раструбное (рис. 32, д), двухраст­рубное с центрирующим кольцом (рис. 32, е) и другие. Одним из достоинств соединений, показанных на рис. 32, а, в, д и е, является легкость центрирования концов труб при сварке; го­раздо сложнее центрировать концы труб при двухраструбном и стыковом соединениях.

Прочность при растяжении раструбного и муфтового свар­ных соединений примерно равна, а двухраструбного — несколь­ко выше прочности стандартного резьбового соединения по ГОСТ 632—80. Прочность стыкосварного соединения близка (а в ряде случаев — даже равна) к прочности тела трубы. Су­щественным недостатком стыкосварного и — в меньшей сте­пени—двухраструбного соединений является образование гра­та на внутренней поверхности труб вследствие затекания рас­плавленного металла при сварке и вызванное этим заметное уменьшение внутреннего диаметра обсадной колонны. Этот не­достаток устранен в соединениях, показанных на рис. 32, д и е.

Двухраструбные с центрирующим кольцом и ниппель-раструбные сварные соеди­нения. В первом из них на обоих концах каждой обсадной трубы делают внутренние расточки глубиной до 0,3 толщины стенки и длиной 30—50 мм. Перед сваркой две трубы центри­руют с помощью специального кольца из малоуглеродистой ста­ли, которое вставляют в эти расточки. Кольцо препятствует также затеканию расплавленного металла внутрь труб при сварке.

При ниппель-раструбном соединении предварительно на од­ном конце трубы делают такую же внутреннюю расточку, как и в предыдущем случае, а на другом конце — наружную про­точку. Перед сваркой стакан, образовавшийся при наружной проточке конца одной трубы, вставляют во внутреннюю расточ­ку конца другой трубы; таким образом достигается хорошая центровка труб и предотвращается образование грата на внут­ренней поверхности при сварке. Ниппель-раструбное соедине­ние целесообразно применять лишь для труб с малой оваль­ностью. При значительной овальности труб следует использо­вать соединения с внутренним, центрирующим кольцом.

Для удержания колонны на весу при двух последних типах сварных соединений на наружной поверхности трубы на рас­стоянии примерно 200 мм от верхнего конца ее делают про­точку длиной 0,3—0,5 диаметра и глубиной —до 0,4 толщины стенки. В эту проточку при спуске обсадной колонны вставляют специальный шарнирный хомут, под который затем подводят обычный элеватор.

Такая проточка уменьшает прочность трубы на растяжение. Обычно прочность на растяжение в месте наружной проточки под хомут немного выше прочности стандартного резьбового соединения по ГОСТ 632—80. Прочность сварного соединения может быть повышена до прочности тела трубы, если исполь­зовать специальные трубы с утолщенными на 8—10 мм по ди­аметру концами и проточку под хомут делать в утолщенной части.

Трубы сваривают непосредственно над устьем скважины. Для этого используют полуавтоматы и автоматы для электро­дуговой сварки института им. Е. О. Патона. Применяется как сварка в защитной среде, так и без защитной среды. Электро­дуговым способом сваривают обсадные трубы группы прочно­сти Д, изготовляемые из углеродистых сталей, а также тру­бы более высоких групп прочности, если они изготовлены из хорошо свариваемых сталей.

Имеется также опыт контактной сварки с помощью автома­тов института им. Е. О. Патона. Таким способом можно соеди­нять трубы любой группы прочности. Контактная сварка осу­ществляется путем нагрева концов труб до пластического со­стояния и осевого сдавливания их по торцам. Прочность обра­зующегося шва равна прочности тела трубы. У этого способа, однако, есть два существенных недостатка: во-первых, при сдавливании концов труб на внутренней поверхности образу­ется грат; во-вторых, установки для контактной сварки более громоздки, чем для дуговой.

Сварные соединения обсадных труб:: раструбное (а), двухраструбное (б), муфтовое (в), встык (г), ниппель-раструбное (д), двухраст­рубное с центрирующим кольцом (е).