Н, А Ц І О Н, А Л Ь Н І Й С Т, А Н Д, А Р Т Р О С С І Й С К О Й ФЕ Д Е Р, А Ц І І | ГОСТ Р 53366-
ГОСТ Р 54918-2012 (ISO/TR 10400:2007) Труби обсадні, насосно-компресорні, бурильні та труби для трубопроводів нафтової та газової промисловості. Формули та розрахунок властивостей ГОСТ Р 54918-2012
(ІSO/TR 10400:2007) НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ТРУБИ ОБСАДНІ, НАСІСНО-КОМПРЕСОРНІ, БУРИЛЬНІ І ТРУБИ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДІВ НАФТОВОЇ ТА ГАЗОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ Формули та розрахунок властивостей Casing, tubing, drill and line pipes for petroleum and natural gas industries. Equations and calculation of properties ГКС 75.180.10
ОКП 13 2100
13 2700
13 2400
13 9000 Дата введення 2013-10-01 Передмова 1 ПІДГОТОВЛЕНО Підкомітетом П. К. 7 «Труби нарізні нафтового сортаменту» Технічного комітету зі стандартизації ТК 357 «Сталеві та чавунні труби та балони» на основі автентичного перекладу на російську мову вказаного в пункті 4 міжнародного стандарту, виконаного ТОВ «Спеціалізований Інтерсервіс" 2 ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 357 «Сталеві та чавунні труби та балони" 3 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 27 червня 2012 р. N 123-ст 4 Цей стандарт є модифікованим по відношенню до міжнародного стандарту ІСО/ТО 10400:2007* «Промисловість нафтова та газова. Формули та розрахунки щодо визначення характеристик обсадних, насосно-компресорних, бурильних труб та трубопроводів, що використовуються як обсадні або насосно-компресорні труби» (ISO/TR 10400:2007 «Petroleum and natural gas industries — Equation and calculation for the properties of casing, tubing, drill pipe і line pipe, як casing or tubing») шляхом:
- Зміни окремих слів (фраз, значень показників, посилань), виділених у тексті цього стандарту курсивом *;
— зміни окремих структурних елементів (пунктів, підпунктів, абзаців, термінологічних статей, таблиць та малюнків), виділених у тексті цього стандарту курсивом та напівжирною вертикальною лінією, розташованої на полях цього тексту**;
- Внесення додаткових слів (фраз, значень показників, посилань), виділених у тексті цього стандарту напівжирним курсивом *;
— внесення додаткових структурних елементів (підрозділів, пунктів, підпунктів, абзаців, термінологічних статей, таблиць та малюнків), виділених у тексті цього стандарту напівжирною вертикальною лінією, що розташована на полях цього тексту**;
— зміни його структури для приведення у відповідність до правил, встановлених у ГОСТ Р 1.5 (підрозділи 4.2 та 4.3). Порівняння структури цього стандарту із структурою зазначеного міжнародного стандарту наведено у додатковому додатку ТАК.
________________
* У паперовому оригіналі позначення та номери стандартів та нормативних документів у розділах «2 Нормативні посилання»; "3 Терміни та визначення", "10 Розрахунок стійкості муфт при дії тиску", "11.1 Загальні положення" "Додаток ДБ" наводяться звичайним шрифтом; позначені за текстом знаком «  » наводяться напівжирним курсивом, решта за текстом документа виділено курсивом;
** В електронному варіанті вертикальна лінія розташована праворуч на полях тексту. - Примітки виробника бази даних.
Найменування цього стандарту змінено щодо найменування зазначеного міжнародного стандарту для приведення у відповідність до ГОСТ Р 1.5 (підрозділ 3.5).
При застосуванні цього стандарту рекомендується використовувати замість посилальних міжнародних стандартів відповідні їм національні стандарти Російської Федерації та міждержавні стандарти, відомості про які наведено у додатковому додатку ДБ 5 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ
Правила застосування цього стандарту встановлені у ГОСТ Р 1.0-2012 (розділ 8). Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному (станом на 1 січня поточного року) інформаційному покажчику «Національні стандарти», а офіційний текст змін та поправок — у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковано у найближчому випуску щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет (gost.ru)
Вступ
Цей стандарт розроблено з метою переходу російської промисловості до світової практики розрахунку характеристик обсадних, насосно-компресорних, бурильних труб і труб для трубопроводів, що виконується за міжнародним стандартом ІСО/ТО 10400, усунення бар'єрів у торгівлі, застосування сумісної та взаємозамінної продукції, підвищення сумісності результатів розрахунків , підвищення рівня проектування та вибору труб для різних умов застосування.
В ІСО/ТО 10400 наведено розрахунок характеристик труб при детерміністичному та ймовірнісному (або статистичному) підходах, що полягають у порівнянні очікуваних навантажень, дії яких будуть піддаватися труби, та їх очікуваної стійкості до впливу таких навантажень. Як навантаження, так і стійкість труб окремо або спільно можуть бути змінені за допомогою відповідних розрахункових коефіцієнтів.
При детерміністичному підході до розрахунку єдиного значення показників експлуатаційних властивостей конструкції використовують номінальні геометричні параметри та властивості труб. При вероятностном підході самі параметри і властивості використовуються як випадкові величини, якими отримують статистичний розподіл показника експлуатаційних властивостей. Такий розподіл експлуатаційних властивостей у поєднанні з певним нижнім відсотком дозволяє отримати кінцеву розрахункову формулу.
ИСО/ТО 10400 не розглядає розрахунки свердловин загалом і визначення очікуваних навантажень, містить лише розрахункові формули, службовці визначення стійкості труб до заданих навантажень, незалежно від їх походження. Також у ньому наведені формули граничних значень, які можуть бути використані для визначення стійкості конкретного зразка з відомими геометрією та властивостями, а також формули, що використовуються для проектування свердловин на основі консервативних оцінок геометричних параметрів та властивостей труб. Вибір значень коефіцієнтів, що використовуються для розрахунків, по можливості, залишається за користувачем стандарту.
Даний стандарт модифікований по відношенню до ІСО/ТО 10400 у зв'язку з необхідністю доповнення розмірів, типів різьбових з'єднань та груп міцності обсадних, насосно-компресорних, бурильних труб та труб для трубопроводів, що широко застосовуються в російській нафтовій та газовій промисловості.
Модифікація цього стандарту стосовно ІСО/ТО 10400 полягає в наступному:
— доповнено формули та рекомендації для труб, що виготовляються за стандартами на обсадні та насосно-компресорні труби (ГОСТ Р 53366), бурильні труби (ГОСТ Р 54383) та труби для трубопроводів (ГОСТ ISO 3183);
— доповнено розрахунки для обсадних та насосно-компресорних труб груп міцності К72 та Q135, зовнішніми діаметрами 146,05; 250,83; 323,85 та 425,45 мм, з різьбовими з'єднаннями ОТТМ, ОТТГ, НКТ, НКТВ, НКМ;
- Виключені різьбові з'єднання Екстрім-лайн та Інтеграл-джойнт, що не застосовуються в російській промисловості;
— виключені значення показників, виражені в американській системі одиниць, які недоцільно застосовувати у національній стандартизації, та відповідний додаток L;
- Умовні позначення розмірів труб Ряд 1 і Ряд 2 замінені відповідними значеннями зовнішніх діаметрів і товщин стінок, виключені відповідні терміни «Ряд 1 (label 1)», «Ряд 2 (label 2)»;
— відомості про передісторію розробки формул замінено відповідними посиланнями на джерело інформації.
Формули та рекомендації цього стандарту можуть бути застосовані для розрахунків характеристик та властивостей подібних труб (у тому числі з подібними різьбовими з'єднаннями), що виготовляються за технічними умовами та корпоративними стандартами.
1 Область застосування
Цей стандарт поширюється на обсадні, насосно-компресорні та бурильні труби для нафтової та газової промисловості, а також на труби для трубопроводів, що застосовуються як обсадні та насосно-компресорні труби.
Цей стандарт містить формули та рекомендації, необхідні для розрахунку різних властивостей труб, включаючи:
- Експлуатаційні властивості (стійкість до осьових навантажень, внутрішнього тиску і зминання);
- Фізичні властивості;
- крутний момент при свинчуванні;
- Випробувальний гідростатичний тиск;
- Критичні розміри виробів за критеріями різних випробувань;
- Критичні розміри випробувального обладнання;
- Критичні розміри зразків для випробувань.
За формулами для розрахунку показників експлуатаційних властивостей виробів наведено інформацію про застосування цих формул.
Наведені у цьому стандарті формули та рекомендації призначені для розрахунку властивостей труб, виготовлених відповідно до ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 54383 та
ГОСТ ISO 3183. Формули та рекомендації можуть бути використані для розрахунку властивостей труб, виготовлених за іншими стандартами. Область застосування цього стандарту також включає труби, що піддавалися в процесі виготовлення холодної деформації, наприклад, холодної ротаційної правці. Область застосування цього стандарту не включає труби, що піддавалися холодній деформації після виготовлення, наприклад, роздачі або намотуванні в бухти.
Наведені у цьому стандарті формули застосовні для розрахунку експлуатаційних властивостей труб за ГОСТ ISO 3183 тільки при використанні таких труб як обсадні та насосно-компресорні у свердловинах або при лабораторних випробуваннях, з урахуванням відповідності процесів термообробки, правки, меж плинності та інших параметрів таких труб процесів, характеристик і параметрів обсадних та насосно-компресорних труб. З тими самими умовами цей стандарт може бути використаний для розрахунку властивостей бурильних труб.
Даний стандарт та наведені в ньому формули дозволяють пов'язати вихідні параметри виготовлення труб за ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 54383 та ГОСТ ISO 3183 з очікуваними показниками експлуатаційних властивостей. Формули до розрахунку властивостей є гарантією цих властивостей. Виробнику надається право виготовляти труби відповідно до стандартів, які встановлюють їх розміри та фізичні властивості. Формули є вихідною точкою для споживача при оцінці показників експлуатаційних властивостей труб, проектуванні свердловин або вивченні властивостей труб.
Цей стандарт не містить офіційних правил проектування. Він містить формули та приклади розрахунку властивостей труб, призначених для свердловин. Він не містить вказівки щодо визначення навантажень, що діють на труби, або необхідного запасу міцності. Споживач повинен самостійно визначити розрахункове навантаження та вибрати запас міцності, що забезпечує безпеку та ефективність конструкції. Розрахункове навантаження та запас міцності необхідно визначати з урахуванням досвіду, галузевих правил та умов експлуатації конкретної свердловини.
Усі формули та показники експлуатаційних властивостей, наведені в цьому стандарті, призначені для звичайних умов експлуатації та характеристик труб, що відповідають ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 54383 та ГОСТ ISO 3183. Розрахунки, які можуть знадобитися для особливих умов експлуатації, наведені у додатку D.
Область застосування цього стандарту не включає експлуатаційні властивості труб при динамічних навантаженнях та герметичність різьбових з'єднань труб.
У цьому стандарті позитивними завжди вважаються напруги, що розтягують.
2 Нормативні посилання _______________
* Використання одночасного посилання на два стандарти означає, що такі стандарти взаємозамінні за своїми вимогами.
У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:
ГОСТ ISO 3183-2012 Труби сталеві для трубопроводів нафтової та газової промисловості. Загальні технічні умови
ГОСТ Р 51906-2002 З'єднання різьбові обсадних, насосно-компресорних труб та трубопроводів та різьбові калібри для них. Загальні технічні вимоги
ГОСТ Р 53365−2009 Труби обсадні та насосно-компресорні та муфти до них. Основні параметри та контроль різьбових з'єднань. Загальні технічні вимоги
ГОСТ Р 53366-2009 (ІСО 11960:2004) Труби сталеві, що застосовуються як обсадні або насосно-компресорні труби для свердловин у нафтовій та газовій промисловості. Загальні технічні умови
ГОСТ Р 54383-2011 (ІСО 11961:2008) Труби сталеві бурильні для нафтової та газової промисловості. Технічні умови
Примітка — При користуванні цим стандартом доцільно перевірити дію стандартів посилань в інформаційній системі загального користування — на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет або за щорічним інформаційним покажчиком «Національні стандарти», який опублікований станом на 1 січня поточного року та за випусками щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти» за поточний рік. Якщо замінений стандарт посилання, на який дано недатоване посилання, рекомендується використовувати діючу версію цього стандарту з урахуванням усіх внесених до цієї версії змін. Якщо замінений стандарт, на який дано датоване посилання, то рекомендується використовувати версію цього стандарту із зазначеним вище роком затвердження (прийняття). Якщо після затвердження цього стандарту до посилального стандарту, на який дано датоване посилання, внесено зміну, що стосується положення, на яке дано посилання, то це положення рекомендується застосовувати без урахування цієї зміни. Якщо стандарт посилається без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, рекомендується застосовувати в частині, що не зачіпає це посилання.
3 Терміни та визначення
У цьому стандарті застосовані терміни згідно з ГОСТ Р 53365, ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 51906, а також наступні терміни з відповідними визначеннями:
3.1 ймовірнісний підхід (probabilistic method): Підхід, відповідно до якого для розрахунку розподілу показників експлуатаційних властивостей використовують розподіл показників геометричних параметрів та властивостей металу. 3.2 головна напруга (principal stress): Напруга в головній площині, в якій напруга зсуву дорівнює нулю.
Примітка — При будь-якому напруженому стані у будь-якій точці існують три взаємно перпендикулярні площини, в яких напруга зсуву дорівнює нулю. Складові нормальних напруг у цих площинах є головними напругами. Найбільша з цих трьох напруг називається найбільшою головною напругою.
3.3 тиск руйнування (fracture pressure): Внутрішній тиск, коли відбувається руйнування труби через поширення недосконалості. 3.4 детерміністичний підхід (deterministic method): Підхід, який передбачає, що це змінні, визначальні показники експлуатаційних властивостей, точно відомі.
Примітка — Показники експлуатаційних властивостей труб залежать від кількох контрольних параметрів. У формулах, які використовуються при детерміністичному підході, використовуються конкретні геометричні параметри та властивості металу для розрахунку єдиного значення показників експлуатаційних властивостей. При проектних розрахунках це є очікуваним мінімумом.
3.5 Справжня крива напруга-деформація (true stress-strain curve): Крива в координатах справжня напруга (ордината) – логарифмічна деформація (абсциса). 3.6 Справжня напруга, напруга Коші (true stress, Cauchy stress): Напруга, яка визначається як відношення зусилля, що діє на поверхню тіла, до кінцевої площі цієї поверхні. 3.7 Коефіцієнт варіації (coefficient of variance): Безрозмірна випадкова змінна, що визначається як відношення стандартного відхилення до середнього значення. 3.8 Логарифмічна деформація (logarithmic strain): Величина лінійної деформації тіла труби дорівнює натуральному логарифму відношення кінцевої довжини тіла труби до його початкової довжини.
Примітка: Логарифмічна деформація також може бути рівною натуральному логарифму суми одиниці та розрахункової деформації.
3.9 пластичне руйнування (ductile rupture): Руйнування тіла труби в області пластичної деформації, що викликається внутрішнім тиском та/або поздовжнім розтягуванням. 3.10 розрахункова деформація (engineering strain): Величина лінійної деформації тіла труби, яка визначається як відношення зміни довжини тіла труби до його початкової довжини. 3.11 розрахункова напруга (Engineering stress): Напруга, що визначається як відношення зусилля, що діє на поверхню тіла до початкової площі цієї поверхні. 3.12 Посібник (template): Документ, що містить формули, методи випробувань та вимірювань, призначений для встановлення проектних показників експлуатаційних властивостей. 3.13 зсув межі плинності (yield stress bias): Величина, що визначається як відношення фактичної межі плинності до заданої мінімальної межі плинності. 3.14 статистичний підхід (synthesis method): Підхід, відповідно до якого невизначеність та ймовірні значення показників експлуатаційних властивостей труб визначають за допомогою розподілу показників геометричних параметрів та властивостей металу.
Для визначення статистичного розподілу показників експлуатаційних властивостей цей розподіл розглядають у поєднанні з формулою граничних значень. Розподіл показників експлуатаційних властивостей у поєднанні зі знайденим нижнім відсотком визначають остаточний вид розрахункової формули.
3.15 плинність (yield): Постійна непружна деформація. 3.16 плинність тіла труби (pipe body yield): Напружений стан, при якому починається перебіг металу в будь-якій точці тіла труби. 3.17 рівень приймання (inspection threshold): Максимальний розмір недосконалості типу тріщини, допустимий встановленими вимогами . 3.18 формули граничних значень (limit state equations): Формули, які за геометричними параметрами та властивостями металу вибірки труб дозволяють визначити критерій руйнування труб.
Примітка — За формулою граничних значень з максимальною точністю визначають показники експлуатаційних властивостей окремої вибірки труб без урахування граничних відхилень цієї вибірки.
3.19 формули проектних граничних значень (design equations): Формули, що дозволяють на основі вимог стандартів або вимірювань визначити показники експлуатаційних властивостей, які використовуються під час проектних розрахунків.
Примітка — Формула проектних граничних значень може бути отримана шляхом встановлення обґрунтованих граничних змінних у формулу граничних значень з метою визначення очікуваних показників експлуатаційних властивостей із заданим рівнем безпеки. Формула проектних граничних значень, виведена статистичним шляхом, відповідає певному нижньому відсотку кривої розподілу ймовірності стійкості.
3.20 Число витків на дюйм (threads per inch): Число витків різьблення на довжині 25,4 мм.
Примітка: 1 виток на дюйм дорівнює 0,0394 витка на міліметр, 1 виток на міліметр дорівнює 25,4 витка на дюйм.
3.21 Ефективна напруга : напруга, що враховує напругу, що викликається тиском, і осьова напруга, що використовується в цьому стандарті з метою спрощення формул.
Примітка - Ефективна напруга в тому вигляді, в якому вона використовується в цьому стандарті, не є певною фізичною величиною. Воно являє собою величину, що залежить від поздовжньої напруги, внутрішнього тиску, зовнішнього тиску та розмірів труби для використання в деяких формулах. Іноді його називають фіктивною напругою Любінського.
4 Позначення
У цьому стандарті застосовані такі позначення:
 - Натяг при ручному звинчуванні;
 - Відстань від торця муфти до основи трикутного тавра при ручному звинчуванні;
 - Площа критичного поперечного перерізу більш слабкого компонента сполуки;
 ,  ,  - Розміри пристосування для випробування на спрямований загин;
 - Критичний розмір пристосування для випробування на спрямований загин;
 - Площа поперечного перерізу по внутрішньому діаметру;
 - Площа поперечного перерізу муфти;
 - Площа поперечного перерізу труби в площині останнього витка різьблення з повним профілем;
 - Площа поперечного перерізу по зовнішньому діаметру ;
 - Площа поперечного перерізу труби;
 - Середня площа поперечного перерізу труби;
 - Площа поперечного перерізу зразка для випробування на розтяг;
 - У формулі граничних значень - найбільша фактична глибина недосконалості типу тріщини; у формулі проектних граничних значень – максимальна глибина недосконалості типу тріщини, невиявленого системою контролю;
 - Глибина недосконалості, порівнянна з конкретним рівнем приймання, тобто найбільша глибина недосконалості типу тріщини, яка може бути прийнята системою контролю як допустима недосконалість;
 - Середнє значення відносин  , що використовується при регресійному аналізі;
 - Параметр розподілу Вейбулла;
 - Відстань між стінками матриці або опорами при випробуванні на спрямований загин;
 - Вигин труби - зворотна величина радіуса вигину осі труби;
 - Випадкова змінна, що характеризує невизначеність моделі;
 - Внутрішній діаметр труби;
 - Внутрішній діаметр висадки ;
 - Внутрішній діаметр труби, розрахований з коефіцієнтом  ;
 - Діаметр западини різьблення муфти в площині торця труби при механічному звинчуванні;
 - Внутрішній діаметр різьблення труби в площині торця муфти при механічному звинчуванні, мм;
 - Номінальний зовнішній діаметр труби;
 - Середній зовнішній діаметр труби після надрізу;
 - Середній зовнішній діаметр труби;
 - Середній зовнішній діаметр труби до надрізу;
 - Номінальний зовнішній діаметр спеціальної муфти;
 - Зовнішній діаметр торцевої площини звичайної муфти зі спеціальною фаскою;
 - Номінальний зовнішній діаметр звичайної муфти;
 - Максимальний зовнішній діаметр труби;
 - Мінімальний зовнішній діаметр труби;
 - Зовнішній діаметр різьблення труби;
 - Модуль Юнга;
 — середній діаметр різьблення посередині муфти для з'єднань ВС та ОТТМ або внутрішній діаметр розточування муфти для з'єднань НКМ та ОТТГ;
 - Середній діаметр різьблення в площині торця муфти;
 - Середній діаметр різьблення в площині торця труби;
 - Середній діаметр різьблення в площині ручного звинчування;
 - Середній діаметр різьблення в основній площині;
 - Число Ейлера або основа натурального логарифму, що дорівнює 2,718281828;
 - Ексцентриситет;
 - Ступеня свободи;
 - функція щільності сумарної ймовірності змінних векторів  ;
 - зріз по западинах профілю трубопровідного різьблення;
 - осьове зусилля;
 - Складова ефективного осьового зусилля, не викликана вигином;
 - Ефективне осьове зусилля;
 - осьове зусилля при виникненні плинності за формулою Барлоу;
 - Довжина різьблення з неповним профілем;
 - функція граничних значень;
 - Коефіцієнт впливу для кривої FAD граничних значень;
 - Коефіцієнт впливу для кривої FAD граничних значень;
 - Коефіцієнт впливу для кривої FAD граничних значень;
 - Коефіцієнт впливу для кривої FAD граничних значень;
 - Коефіцієнт впливу для кривої FAD граничних значень;
 - Висота профілю трапецеїдальної різьби;
 - Коефіцієнт, що враховує форму кривої напруга-деформація;
 - Висота профілю трикутної різьби;
 - Висота вихідного профілю трикутної різьби;
 - момент інерції поперечного перерізу труби;
 - Середній момент інерції поперечного перерізу труби;
 - згинальний момент;
 - Полярний момент інерції поперечного перерізу труби;
 - Відстань від торця труби до середини муфти при механічному звинчуванні;
 - Стійкість металу до руйнування;
 - стійкість металу до руйнування у певному середовищі;
 - Коефіцієнт інтенсивності напруг на основі J-інтеграла;
J-інтеграл - інтенсивність поля напруг та деформацій поблизу вершини тріщини;
 - Коефіцієнт інтенсивності напруг у вершині тріщини;
 - проміжна змінна у формулі критерію плинності фон Мізеса за стандартом [1] або [2];
 - Коефіцієнт міцності при руйнуванні, отриманий за результатами випробувань;
 - проміжна змінна у формулі критерію плинності фон Мізеса за стандартом [1] або [2];
 - проміжна змінна у формулі критерію плинності фон Мізеса за стандартом [1] або [2];
 - Постійна у формулі для пружного зминання;
 - Поправочний коефіцієнт, що враховує деформацію труби та деформаційне зміцнення металу;
 - Коефіцієнт зміщення для пружного зминання;
 - Знижуючий коефіцієнт для проектного пружного зминання;
 - Коефіцієнт подовження;
 - Поправочний коефіцієнт для граничних значень пружного зминання;
 - Поправочний коефіцієнт для масиву даних за таблицею Е.1;
 - Коефіцієнт, що служить для визначення мінімальної товщини стінки труби, достатньої для отримання поперечного зразка для випробування на ударний вигин;
 - Коефіцієнт зміцнення для кривої істинної напруги-деформації;
 - Коефіцієнт перерахунку довжини;
 - Коефіцієнт в'язкості руйнування металу в певному середовищі;
 - Поправочний коефіцієнт для розрахунку маси;
 - Коефіцієнт перерахунку напруг;
 - Співвідношення напруги, що викликається внутрішнім тиском, і межі плинності;
 - геометричний коефіцієнт верхнього квадранта у формулі критерію плинності фон Мізеса за стандартом [1] або [2];
 - геометричний коефіцієнт нижнього квадранта у формулі критерію плинності фон Мізеса за стандартом [1] або [2];
 - Коефіцієнт інтенсивності напруг;
 - Поправочний коефіцієнт на відхилення від середнього;
 - Знижуючий коефіцієнт у формулі проектних граничних значень;
 - Знижувальний коефіцієнт у формулі граничних значень;
- Коефіцієнт, що враховує встановлене граничне відхилення товщини стінки труби;
 - Коефіцієнт перерахунку маси на одиницю довжини;
 - Поправочний коефіцієнт для розрахунку середнього діаметра різьблення в площині торця муфти;
 - Коефіцієнт зміщення для пластичного зминання;
 - Знижувальний коефіцієнт для проектного пластичного зминання;
 - Поправочний коефіцієнт для граничних значень пластичного зминання;
 - Коефіцієнт чутливості;
 - Довжина перехідної ділянки внутрішньої висадки;
 - Довжина С-подібного зразка;
 - Відстань від торця труби до початку перехідної ділянки висадки;
 - Мінімальна довжина різьблення з вершинами повного профілю від торця труби;
 - Довжина труби з урахуванням обробки кінців;
 - Довжина сполучення при механічному згвинчуванні з'єднання з номінальними геометричними параметрами;
 - Довжина перехідної ділянки зовнішньої висадки;
 - Довжина внутрішньої висадки;
 - Довжина труби;
 - Довжина муфти;
 - Номінальна детерміністична навантаження;
 - Коефіцієнт навантаження;
 - загальна довжина різьблення труби;
 - Відстань від торця труби до площини ручного звинчування;
 - Довжина різьблення труби з повним профілем;
 - Розрахункова маса труби;
 - Маса звичайної муфти;
 - Маса муфти для обсадних труб  ;
 - Маса муфти, що видаляється при виконанні спеціальної фаски;
 - Маса муфти зі спеціальною фаскою;
 - збільшення маси труби при зовнішній та внутрішній висадках;
 - Збільшення маси труби при зовнішній висадці;
 - Збільшення маси труби при внутрішній висадці;
 - Розрахункова маса труби довжиною ;
 - Маса труби без різьблення та висадки на одиницю довжини;
 - Маса, що видаляється при нарізанні різьблення на трубі;
 - Маса труби з різьбленням і муфтою на одиницю довжини;
 - Маса труби після висадки на одиницю довжини;
 - Невизначеність моделі;
 - Відстань від торця муфти до площини ручного звинчування;
 - обертаючий момент;
 - Число випробувань на зминання;
 - Число випробувань;
 - Число витків у сполученні;
 - Овальність;
 - крок різьби;
 - Чинне тиск;
 - Тиск зминання;
 - Граничний тиск;
 - тиск зминання за наявності внутрішнього тиску;
 - Проектний тиск зминання;
 - Проектний тиск зминання з поправкою на внутрішній тиск;
 — тиск зминання з поправкою на осьову напругу та внутрішній тиск;
 - Тиск пружного зминання;
 - Різниця тисків пружного зминання;
 - Проектний тиск пружного зминання;
 - граничний тиск пружного зминання;
 - ймовірність відмови труби при пластичному руйнуванні;
 - Випробувальний гідростатичний тиск;
 - Внутрішній тиск;
 - Внутрішній тиск при руйнуванні;
 - Внутрішній тиск при появі витоку;
 - Внутрішній тиск при пластичному руйнуванні труби з торцевим ущільненням;
 -  з поправкою на осьове навантаження та зовнішній тиск;
 - Зміна тиску витків різьблення муфти і ніпеля один на одного в результаті згвинчування після застосування внутрішнього тиску;
 - Внутрішній тиск виникнення плинності в тонкостінній трубі;
 - Внутрішній тиск виникнення плинності в муфті;
 - Внутрішній тиск виникнення плинності в товстостінній трубі з торцевим ущільненням;
 - Внутрішній тиск виникнення плинності в товстостінній трубі з відкритими торцями;
 - Міцність з'єднання;
 - Різниця тисків;
 - Зовнішній тиск;
 - граничний зовнішній тиск при зминанні;
 - Тиск пластичного зминання;
 - Тиск середнього пластичного зминання;
 - тиск витків різьблення муфти та ніпелю один на одного в результаті згвинчування;
 - Граничний тиск герметичності з'єднання;
 - Тиск перехідного зминання;
 - граничний тиск зминання;
 - Тиск пластичного зминання;
 - Різниця тисків пластичного зминання;
 - Проектний тиск пластичного зминання;
 - Різниця між тиском по фон Мізесу і по товщині стінки;
 - Тиск зминання при досягненні межі плинності;
 - Тиск пластичного зминання по Тріску;
 - Граничний тиск пластичного зминання;
 - Тиск пластичного зминання по фон Мізесу;
 - Діаметр розточування в площині торця муфти;
 - Радіальна координата;
 - радіус оправки (пуансону) для випробування на спрямований загин;
 - радіус матриці для випробування на спрямований загин;
 - Залишкова напруга при негативному стисканні на внутрішній поверхні;
 - зріз по западинах профілю трикутного різьблення;
 - Середньоквадратичне відхилення відносин , що використовуються для регресійного аналізу;
 - Відстань між пластинами при сплющуванні;
 - Середньоквадратична похибка оцінки за формулою регресії;
 - Номінальна товщина стінки труби;
 - Середня товщина стінки без урахування недосконалостей типу тріщин;
 - Середня товщина стінки труби;
 - максимальна товщина стінки труби;
 - Мінімальна товщина стінки труби;
 - максимальна товщина стінки без урахування недосконалостей типу тріщин;
 - Мінімальна товщина стінки без урахування недосконалостей типу тріщин;
 - Конусність;
 - Вектор випадкових змінних;
 - Показник надійності першого порядку;
 - Коефіцієнт деформації;
 - логарифмічна деформація;
 — деформація, що відповідає встановленій мінімальній межі плинності;
 - середнє значення;
 - Середнє значення тиску зминання для набору результатів випробувань на зминання;
 - Середній розрахунковий ексцентриситет;
 - Середнє розрахункове значення  ;
 - Середня розрахункова овальність;
 - Середня розрахункова залишкова напруга при негативному стисканні на внутрішній поверхні;
 - коефіцієнт Пуассона;
 - число Пі;
 - Імовірність відмови;
 - Кут спеціальної фаски;
 - Неврахована частка популяції;
 - середньоквадратичне відхилення;
 - Складова осьової напруги, не викликана вигином;
 - Складова осьової напруги, викликана вигином;
 - Справжня напруга (напруга Коші);
 - Еквівалентна напруга;
 - Ефективна напруга;
 - Напруга в стінці труби при гідростатичному випробуванні;
 - тангенційна напруга;
 - максимальна основна напруга;
 - Радіальна напруга;
 - Залишкова напруга;
 - Середньоквадратичне відхилення набору результатів випробувань на зминання ;
 - Порогова напруга;
 - межа міцності при розтягуванні представницького зразка;
 - задана мінімальна межа міцності при розтягуванні;
 - Задана мінімальна межа міцності при розтягуванні для муфти;
 - задана мінімальна межа міцності при розтягуванні для тіла труби;
 - межа міцності представницького зразка при розтягуванні для тіла труби;
 - межа плинності представницького зразка при розтягуванні;
 - еквівалентна межа плинності за наявності осьової напруги;
 - еквівалентна напруга плинності за наявності осьової напруги;
 - задана мінімальна межа плинності при розтягуванні;
 - задана мінімальна межа плинності при розтягуванні для муфти;
 - задана мінімальна межа плинності при розтягуванні для тіла труби;
 - межа плинності представницького зразка при розтягуванні труби;
 - Подовження при розрахунковій довжині зразка 50,0 мм;
 - дотична напруга при крученні;
 - Зміна маси при обробці кінців.
5 Скорочення
У цьому стандарті використовують такі скорочення:
ВС - тип завзятого з'єднання обсадних труб з трапецеїдальним різьбленням;
EU - тип з'єднання насосно-компресорних труб з висадженими назовні кінцями з трикутним різьбленням;
FAD – діаграма оцінки ймовірності руйнування; LC - тип з'єднання обсадних труб з подовженим трикутним різьбленням; NU - тип з'єднання насосно-компресорних труб з трикутним різьбленням;
PDF – параметри функції розподілу ймовірностей;
CDF - функція кумулятивного розподілу; SC - тип з'єднання обсадних труб з коротким трикутним різьбленням;
МКЕ - модель кінцевих елементів;
НКТ - тип з'єднання насосно-компресорних труб з трикутним різьбленням;
НКТВ - тип з'єднання насосно-компресорних труб з висадженими назовні кінцями з трикутним різьбленням;
НКМ - тип з'єднання насосно-компресорних труб з трапецеїдальним різьбленням і вузлом ущільнення "метал-метал";
ОТТМ - тип з'єднання обсадних труб з трапецеїдальним різьбленням;
ОТТГ - тип з'єднання обсадних труб з трапецеїдальним різьбленням і вузлом ущільнення "метал-метал".
6 Тривимірна плинність тіла труби 6.1 Загальні положення
При аналізі тривимірної плинності тіла труби використовують критерій Мізеса фон. Пружний стан, що призводить до виникнення плинності, виникає при накладенні наступних факторів:
a) радіальної та тангенційної напруги, визначеної за формулами Ламе для товстостінного циліндра; b) рівномірної осьової напруги від усіх джерел, крім вигину; c) осьової напруги вигину для бруса Тимошенко; d) напруги зсуву при крученні моментом, спрямованим на осі труби.
Більш детальна інформація щодо розрахунку тривимірної плинності тіла труби наведена в додатку А.
6.2 Допущення та обмеження 6.2.1 Загальні положення
Формули (1)-(7) засновані на наведених у 6.2.2-6.2.5 припущеннях. 6.2.2 Концентричність та коло поперечного перерізу труби
Формули для радіальних і тангенціальних напруг, вигину і кручення засновані на припущенні, що переріз труби складається із зовнішнього і внутрішнього кіл, концентричних і мають правильну форму. 6.2.3 Ізотропна плинність
Межа плинності труби передбачається не залежною від напрямку. Передбачається, що властивості поздовжніх і поперечних зразків ідентичні, вони мають однакові модулі пружності та межі плинності при розтягуванні та стисканні. 6.2.4 Відсутність залишкових напруг
При визначенні виникнення плинності передбачається, що залишковою напругою, що виникає в ході виробничого процесу, можна знехтувати. 6.2.5 Нестійкість поперечного перерізу (зминання) та поздовжня нестійкість (вигнутість)
При  можливе зминання поперечного перерізу через втрату стійкості ще до виникнення плинності. Випадок зминання, коли зовнішній тиск більший за внутрішній, див. у розділі 8. Аналогічно при  0 можлива втрата поздовжньої стійкості труби до виникнення плинності, і згинальні напруги від вигнутості необхідно враховувати при перевірці на плинність.
6.3 Вимоги до вихідних даних
Для розрахунку тривимірної плинності тіла труби необхідні такі вихідні дані:
- Вигин труби - зворотна величина радіуса вигину осі труби, рад/м;
- Номінальний зовнішній діаметр труби, мм;
- осьове зусилля, Н;
 - Задана мінімальна межа плинності при розтягуванні, МПа;
- Коефіцієнт, що враховує встановлене граничне відхилення товщини стінки труби, рівний 0,875 для граничного відхилення мінус 12,5%;
 - Внутрішній тиск, МПа;
 - Зовнішній тиск, МПа;
 - Доданий крутний момент, Н · м;
- Номінальна товщина стінки труби, мм.
6.4 Формула проектної тривимірної плинності тіла труби
Виникнення плинності визначається такою рівністю
 , (1)
де  відповідає пружному стану;
- Еквівалентна напруга, МПа;
- Задана мінімальна межа плинності при розтягуванні, МПа.
Еквівалентну напругу обчислюють за формулою
 ; (2)
при цьому:
 ; (3)
 ; (4)
 ; (5)
 ; (6)
 ; (7)
де - Еквівалентна напруга, МПа;
- Радіальна напруга, МПа;
- тангенційна напруга, МПа;
- Складова осьової напруги, не викликана вигином, МПа;
- Складова осьової напруги, викликана вигином, МПа;
- Дотичне напруження при крученні, МПа;
- Внутрішній тиск, МПа;
- Внутрішній діаметр труби, розрахований з коефіцієнтом , рівний  , мм;
- Коефіцієнт, що враховує встановлене граничне відхилення товщини стінки труби, рівний 0,875 для граничного відхилення мінус 12,5%;
- Номінальна товщина стінки труби, мм;
- Зовнішній тиск, МПа;
- Номінальний зовнішній діаметр труби, мм;
- Радіальна координата,  для , і ,  для і ;
- Внутрішній діаметр труби, рівний  , мм;
- осьове зусилля, Н;
- Площа поперечного перерізу труби, рівна  , мм  ;
 - Згинальний момент, Н · м;
- момент інерції поперечного перерізу труби, рівний  , мм  ;
- Модуль Юнга, рівний 206,9 ГПа;
- Вигин труби - зворотна величина радіуса вигину осі труби, рад/м;
- Доданий крутний момент, Н · м;
 - Полярний момент інерції поперечного перерізу труби, рівний  , мм .
Знак ± у формулі (6) вказує на те, що складова осьової напруги, викликана вигином, може бути позитивною (при розтягуванні) або негативною (при стисканні) в залежності від положення розглянутої точки поперечного перерізу. Від вигину в точках поперечного перерізу, розташованих ближче до центру радіуса вигину, ніж поздовжня вісь труби, виникають стискаючі напруги, а в точках поперечного перерізу, розташованих далі від центру радіуса вигину, ніж поздовжня вісь труби, виникають напруги, що розтягують.
Одиницею вимірювання змінної є радіан на метр, що не характерне для нафтової та газової промисловості. Найчастіше застосовуваною одиницею вимірювання змінної є градус на 30 м. Для переведення одиниці виміру градус на 30 м у радіан на метр праву частину формули (6) необхідно помножити на постійну /(180·30) або 5,8178·10  .
За наявності вигину формула (2) повинна мати 4 рішення: для зовнішньої та внутрішньої поверхні труби при розтягуванні та стисканні. За наявності кручення формула (2) повинна мати 2 рішення: для зовнішньої та внутрішньої поверхні труби. За відсутності кручення та вигину формула (2) повинна мати одне рішення: для внутрішнього радіусу труби. У всіх випадках у формулу (1) слід підставляти найбільше розрахункове значення  .
В результаті розрахунку, наведеного в цьому підрозділі, визначають напружений стан, що призводить до плинності металу труб у разі найгірших властивостей металу, тобто при мінімально допустимих значеннях цих властивостей. Товщину стінки труби при цьому приймають рівною мінімально допустимою товщиною стінки при ексцентриситеті, що є природним фактором виробництва труб.
Наш консультант заощадить ваш час
+49 (170) 650 7006
Передплата
Спеціальні пропозиції та знижки. :)
|
