ГОСТ Р ИСО 13679-2016 Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Методы испытаний резьбовых соединений

Приложение I
(справочное)

Обоснование процедур испытаний

I.1 Предпосылки (см. введение)

В настоящем стандарте отражена часть мер, принимаемых для обеспечения работоспособности и надежности соединений обсадных и насосно-компрессорных труб для нефтяной и газовой промышленности. Он разработан на базе рекомендованной методики [5] и методик испытаний, предложенных отдельными фирмами с участием ведущих заказчиков, изготовителей и консультантов по испытаниям. Настоящий стандарт обобщает многолетний мировой опыт испытания и аттестации соединений труб.

Валидация испытательных и предельных нагрузок для соединений имеет решающее значение при проектировании обсадных и насосно-компрессорных труб. Нагрузки на обсадные и насосно-компрессорные трубы включают внутреннее давление, внешнее давление, осевое растяжение, осевое сжатие, изгиб, кручение, поперечные силы и изменения температуры. Величина и комбинация этих нагрузок приводят к различным видам разрушения тела труб и их соединений. Хотя методика испытания тела труб и предельные нагрузки для них в целом хорошо проработаны, этого нельзя утверждать о соединениях труб. Виды разрушения и предельные нагрузки соединений отличаются от видов разрушения тела труб, а предельные нагрузки для них часто ниже, чем для тела труб, в связи с чем требуют экспериментальной проверки. Правильный проект обеспечивает соответствие испытаний, предельных нагрузок для соединений, самих соединений труб реальным условиям скважины и тем самым достижение требуемой достоверности.

Валидация испытательных и предельных нагрузок требует проведения испытаний при предельных значениях рабочих параметров. Испытание при предельных значениях рабочих параметров гарантирует, что все изделия, которые будут эксплуатироваться при этих параметрах, будут обладать не меньшей работоспособностью, чем изделия, которые подвергались испытаниям. Рабочие параметры резьбовых соединений включают предельные отклонения размеров, механические свойства, качество поверхности, момент свинчивания, тип и количество резьбовой смазки. Предельные отклонения размеров типовых соединений известны и рассматриваются в настоящем стандарте. В отношении менее известных соединений определение наименее благоприятных комбинаций предельных отклонений требует анализа конструкции.

Настоящее приложение содержит информацию о проектных данных, на основе которых разработан настоящий стандарт.

I.2 Регистрация и рассылка результатов испытаний (см. приложения D и E)

Результаты испытаний служат объективным свидетельством того, что соединения выдерживают комбинированные испытательные и предельные нагрузки. Изготовитель должен сохранять копии отчетов по испытаниям все время, пока соединения поставляются на рынок. Для более широкого распространения предназначен сводный отчет, а не полный отчет.

I.3 Общие требования к испытаниям (см. 5.1 и 5.2)

Данные о работоспособности соединения получают путем проведения испытаний. Установлены 4 класса испытаний, соответствующих возрастающей тяжести условий эксплуатации, чему соответствует рост требований, выражающийся в увеличении числа испытываемых параметров от простого циклического нагружения растяжением-сжатием и внутренним давлением до циклического нагружения внутренним и внешним давлениями, осевым растяжением-сжатием, изгибом и с включением термомеханических циклов.

Классы испытаний не включают все возможные варианты эксплуатационных условий. Так, не учтена возможность наличия агрессивной текучей среды, которая может оказывать влияние на работоспособность соединения. Если соединение выдержало испытания, то это означает, что оно соответствует заданному уровню применения. Если соединение не выдержало некоторые или все испытания, то это может потребовать пересмотра конструкции соединения или пересмотра испытательных или предельных нагрузок. В первом случае испытания необходимо повторить, а во втором случае необходимо повторять только те испытания, которые соединение не выдержало, до тех пор пока оно не будет соответствовать пересмотренной комбинации испытательных нагрузок.

I.4 Требования к калибровке (см. 5.4)

Калибровка показывает, что испытательное оборудование соответствует требованиям промышленности и что само это оборудование не оказывает влияния на результат испытаний.

I.5 Испытания для определения свойств материалов (см. 5.6)

Материал труб подвергают механическим испытаниям для определения предела текучести (по ИСО 11960 или ИСО 13680), что необходимо для расчета испытательных нагрузок и критериев приемки и является частью процесса валидации соединения. Образцы соединений и муфты должны прослеживаться до исходных труб с ограниченным интервалом значений предела текучести.

Необходимо учитывать пределы аттестации соединения в том случае, когда испытывают высокопрочные трубы в пределах определенной группы прочности. Необходимо также учитывать возможное влияние анизотропии механических свойств и остаточных напряжений в холоднодеформированных трубах из коррозионно-стойких сплавов (подробнее см. ИСО 11960). Испытание на осевое растяжение может оказаться недостаточным для правильной оценки свойств трубы.

I.6 Свинчивание и развинчивание (см. 5.7)

Свинчивание, развинчивание и резьбовая смазка, используемая при испытаниях, должны соответствовать обычной практике эксплуатации в полевых условиях.

Даже в том случае, когда трубы и соединения обладают эксплуатационными характеристиками, соответствующими их назначению, необходимо проверять их свинчиваемость ввиду ее большого значения для эксплуатации. Свинчивание соединения должно производиться по технологии, используемой в полевых условиях. По этой технологии для вращения обычно используют приводной трубный ключ или другое приспособление. Вращение можно контролировать с помощью методов в основном по крутящему моменту. Более сложное эксплуатационное оборудование позволяет измерять ряд параметров свинчивания соединения, например число оборотов, момент и (или) время.

I.7 Контроль утечек при внутреннем давлении (см. 5.8 и 5.9)

Требования к ограничению утечек при внутреннем давлении особенно важны для тех соединений, которые должны быть непроницаемыми для жидкой среды или газа. Приведены различные методы контроля утечек для соединений различного типа.

I.8 Сбор данных и методы испытаний (см. 5.11)

Правильная и адекватная регистрация данных имеет исключительно важное значение для реализации программы аттестации. Без адекватных записей невозможно представить объективное свидетельство аттестации соединения.

I.9 Термоциклические испытания (см. 5.12)

Цель этих испытаний - имитировать условия в скважине и ускорить возможное появление утечки путем термического циклического воздействия, когда на соединение действуют другие нагрузки, например осевое усилие, давление или изгиб.

I.10 Подготовка образцов (см. раздел 6)

Контроль и подготовка образцов имеют очень важное значение в связи с тем, что данный метод испытаний основан на оценке образцов с предельными отклонениями размеров и предельными значениями других свойств, а не на случайном отборе образцов. При этом оценивают работоспособность соединений с учетом размеров, механических свойств, момента свинчивания, вида и количества резьбовой смазки. Предельные отклонения продукции основаны на требуемых эксплуатационных характеристиках, возможностях и стоимости производства. Важно учитывать, что такая процедура испытаний сама по себе не может служить статистической основой для анализа рисков.

I.11 Процедуры испытаний (см. 5.3 и раздел 7)

Испытаниям подвергают наихудшие комбинации параметров соединений при воздействии эксплуатационных и предельных нагрузок для тела трубы или соединения (в зависимости от того, что меньше).