1. Поломки по телу труб и в их соединениях

Ведущие трубы бывают цельными и сборной конструкции. Цельная веду­щая труба на концах имеет высадки, на которых вверху нарезается внутренняя (муфтовая) замковая левая резьба, а на нижнем конце - наружная (ниппельная) замковая правая резьба.

Ведущая труба сборной конструкции состоит из штанги и переводников. На концах штанги нарезается наружная коническая трубная резьба с шагом 8 ниток на длине 25,4 мм и конусностью 1:16 с левым направлением вверху и с правым внизу. На резьбы навинчиваются переводники под замковую резьбу.

С цельными ведущими трубами отмечаются лишь единичные аварии. Они вызываются, как правило, длительной работой с ведущей трубой без дефектоско­пических проверок. Поломки приходятся на тело в зоне резьбы ниппеля и очень редко по муфте.

Ведущие трубы сборной конструкции ломаются в зоне трубной конической резьбы и очень редко на участке, прилегающем к ней. Поломка приходится на первый виток полного сопряжения резьбы, обычно на 5м-6м витке от торца веду­щей трубы.

Бурильные трубы, поставляемые буровым предприятиям, изготовляются из стали или легких сплавов (ЛБТ) и бывают с приваренными соединительными кон­цами и сборной конструкции.

Бурильные трубы с приваренными соединительными концами ломаются по сварочному шву и телу.

Наиболее распространенная причина аварий с трубами по сварочному шву и телу - промывы в местах дефектов (посторонние включения в металле, расслое­ния, раковины и т.д.). Аварии с трубами в виде поломок их по сварочным швам могут быть вызваны также недоброкачественным изготовлением труб, т.е. отсутствием соосности трубы и привариваемого полузамка, низкой ударной вязкостью металла трубы, что объясняется образованием в сварочном соединении окисных шинок, трудностью получения высококачественной технической обработки сварочного шва; недостаточной площадью сварочного шва по сравнению с площадью поперечного сечения труб.

Основная причина многих аварий - использование труб не по назначению.

Если крутящие моменты велики, то возможно разрушение труб по спирали и в поперечном направлении.

Спиральный слом труб возникает в скважинах, диаметр которых не более чем на 100 мм превышает диаметр бурильных труб, причем чаще всего слом при­ходится на обсаженный участок скважины.

Спиральный слом возникает от поперечной трещины на поверхности трубы и имеет усталостный характер. Направление спирали совпадает с направлением вращения бурильной колонны. Угол подъема спирали равен приблизительно 45° к оси трубы, что соответствует наибольшим нормальным напряжениям при круче­нии. Поперечный излом труб вызывается концентрацией напряжения в местах по­вреждения, особенно от работы с пневмоклиньями, встроенными в ротор (ПКР), а также на участках с дефектами проката.

В зоне сварки и ее термического влияния развивается усталость металла, также приводящая к поперечному излому труб. В поперечном направлении трубы ломаются и от скручивания под влиянием чрезмерных крутящих моментов.

Слом по спирали и поперечный излом труб происходят очень часто и при ловильных работах. В продольном направлении трубы ломаются, как правило, из-за дефектов изготовления труб, т.е. при наличии в теле трубы раковин и других дефектов, а также из-за нарушения режима проката и термообработки, которые создают значительные внутренние напряжения, приводящие к усталостным по­ломкам.

Бурильные трубы сборной конструкции, имеющие на концах утолщения с конической трубной резьбой, широко применяются, несмотря на их неудачную конструкцию.

Помимо поломок, присущих трубам с приваренными замками, описанных выше, бурильным трубам сборной конструкции свойственны поломки, приуро­ченные к трубной резьбе. Технология изготовления труб с утолщениями на концах не позволяет достигнуть равномерного охлаждения трубы во время закалки, вследствие чего образуются мелкие трещины, направленные вдоль и поперек тру­бы, ускоряющие развитие усталости. В замковом соединении труб концентриру­ются большие знакопеременные напряжения. Наибольшие напряжения находятся около первого витка резьбы трубы, находящегося в полном сопряжении с резьбой замкового соединения. Такая концентрация напряжения в соединении замок-труба и наличие микротрещин от закалки трубы приводят во время работы к поломкам, приуроченным к этому участку трубы.

Сломы по утолщенному концу происходят и на других участках резьбы, на­ходящихся рядом с первым витком полного сопряжения. Увеличение толщины стенки трубы в зоне резьбы не предохраняет от распространения трещин в теле трубы, а как бы увеличивает время работы трубы до излома.

Для ЛБТ сборной конструкции характерны аварии, присущие стальным трубам сборной конструкции. Помимо этого для них свойственно развитие эрозии вблизи муфт(соединений), которые при уменьшении их прочности приводят к разрушению.

Эрозия возникает под действием турбулентного движения промывочной жидкости в зоне муфтовых и замковых соединений, где внутренняя поверхность более шероховатая, чем в остальной части трубы. Кроме того, конструкция муф­товых и замковых соединений труб способствует образованию местных сопротив­лений, а, следовательно, и более сложному характеру движения жидкости, кото­рая интенсивно размывает трубу на этом участке. Иногда ЛБТ ломаются из-за не­своевременного износа тела трубы.

Бурильные замки и соединительные муфты разрушаются по телу при лик­видации аварий вследствие приложения знакопеременных нагрузок. Концы разрушенных деталей имеют увеличенные диаметры и воронкообразную форму.

Такие аварии происходят в основном с бурильными замками диаметром ≤ 118 мм, а также с соединительными муфтами диаметром ≤ 140 мм. Разрушение муфт и замков по телу в поперечном направлении происходит также при непра­вильной их термической обработке: торцы сломанных деталей в поперечном на­правлении обладают мелкозернистой структурой.

В УБТ и переводниках так же, как и в бурильных замках, отламываются кольца ниппеля и муфты. Причины этих поломок аналогичны причинам слома замковых деталей по резьбе и труб по утолщенному концу.