Замковые резьбовые соединения используются для стыковки элементов бурильной колонны, бурильных труб, утяжелённых бурильных труб, а также переводников при строительстве нефтяных и газовых скважин. Их ключевая задача — обеспечить высоконадежное, герметичное и механически прочное соединение, способное передавать значительные крутящие и осевые нагрузки.
Стандарты ГОСТ 50864-96 и API Spec 7/7-1 регламентируют профили замковых резьб, механические свойства соединений, допуски, методы контроля и совместимость между элементами бурильного инструмента. Несмотря на схожие принципы, API и ГОСТ имеют отличия в допусках, геометрии профиля и обозначениях.
Основные типы замковых резьб: одноупорные и двухупорные
Одноупорные резьбы
Профиль одноупорной резьбы имеет один рабочий торец витка — именно он воспринимает осевые усилия и передаёт крутящий момент. Второй торец играет роль направляющего.
Назначение и функции:
- Стыковка бурильных труб в стандартных условиях.
- Передача среднего крутящего момента.
- Обеспечение необходимой герметичности соединения.
- Работа при умеренных осевых нагрузках.
Преимущества:
- Простота геометрии, высокая воспроизводимость.
- Достаточная надежность для большинства буровых операций.
- Широкая распространенность и совместимость с большим спектром инструментов.
- Более низкая стоимость производства и обслуживания.
Сравнение и аналоги одноупорных и двухупорных резьб
| Одноупорное (стандартное) исполнение |
Двухупорное исполнение |
| ГОСТ 28487-2018 (ГОСТ Р 50864-96) |
ISO 10424-2 (API 7) |
HLIDS (HILONG) |
DS |
| З-65 |
NC23 |
HLIDS 23 |
З-65DS |
| З-66 |
2 3/8 REG |
|
|
| З-73 |
NC26 |
HLIDS 26 |
З-73DS |
| З-76 |
2 7/8 REG |
|
|
| З-86 |
NC31 |
HLIDS 31 |
З-86DS |
| З-88 |
3 1/2 REG |
|
|
| З-101 |
3 1/2 FH |
|
|
| З-102 |
NC38 |
HLIDS 38 |
З-102DS |
| З-108 |
NC40 |
HLIDS 40 |
З-108DS |
| З-117 |
4 1/2 REG |
|
|
| З-118 |
NC44 |
|
|
| З-121 |
4 1/2 FH |
|
|
| З-122 |
NC46 |
HLIDS 46 |
З-122DS |
| З-133 |
NC50 |
HLIDS 50 |
З-133DS |
| З-147 |
5 1/2 FH |
HLIDS 5 1/2 FH |
З-147DS |
| З-152 |
6 5/8 REG |
HLIDS 6 5/8REG |
З-152DS |
| З-163 |
NC61 |
|
|
| З-171 |
6 5/8 FH |
|
|
| З-177 |
7 5/8 REG |
|
|
Двухупорные резьбы
В двухупорной резьбе оба торца витка являются рабочими и воспринимают нагрузки. Это повышает несущую способность соединения.
Назначение и функции:
- Применение в условиях повышенного крутящего момента.
- Работа в глубоких, наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.
- Использование при динамических, ударных и вибрационных нагрузках.
- Снижение риска срыва резьбы при экстремальных режимах бурения.
Преимущества:
- Существенно повышенная прочность на кручение.
- Более равномерное распределение нагрузки по профилю витков.
- Устойчивость к знакопеременным и циклическим нагрузкам.
- Увеличенный ресурс соединений и сниженный износ.
- Минимизация риска разупрочнения резьбы при перегрузках.
Сравнение замковых соединений по ГОСТ 50864-96 и API Spec 7
ГОСТ 50864-96
- Используется преимущественно в странах постсоветского пространства.
- Регламентирует типоразмеры соединений (НК, ЗШ, Крупный шаг и др.).
- Более гибок в применении к отечественному оборудованию.
- Имеет собственную систему размеров и обозначений.
API Spec 7/7-1
- Международный стандарт, широко используемый в мировом нефтесервисе.
- Обеспечивает высокую взаимозаменяемость оборудования разных производителей.
- Строгие допуски, детальные требования к контролю качества.
- Применяется для тяжелых условий эксплуатации и бурения высокой сложности.
Общее между ГОСТ и API
- Оба стандарта описывают высокопрочные соединения для бурильных инструментов.
- Обеспечивают требования по передаче крутящего момента и осевых нагрузок.
- Гарантируют надежность и герметичность при работе в скважине.
- Предусматривают варианты одноупорного и двухупорного исполнения.
Распространённые типы замков и их особенности
НК (Наружный — Внутренний Конус)
Классический тип, широко применяемый в бурении по ГОСТ. Подходит для большинства стандартных операций.
Преимущества: стабильность резьбового зацепления, высокая ремонтопригодность.
ЗШ (Замок Шарошечный / бурильный)
Используется с тяжелыми бурильными инструментами.
Преимущества: повышенная прочность, допустимость больших нагрузок.
API IF (Internal Flush), REG, FH
Стандартные API-соединения с разными геометриями и шагом резьбы.
Преимущества: международная унификация, высокая надежность в тяжелых условиях бурения.
Функции и преимущества замковых резьбовых соединений
Функции:
- Передача крутящего момента по колонне.
- Восприятие высоких осевых нагрузок (растяжение/сжатие).
- Обеспечение герметичности в зоне соединения.
- Центровка и фиксация бурильных элементов.
Преимущества:
- Высокая механическая прочность.
- Устойчивость к вибрациям и динамическим воздействиям.
- Возможность работы при высокой температуре и давлении.
- Взаимозаменяемость при соблюдении стандартов ГОСТ и API.
- Длительный срок службы и высокая ремонтопригодность.
