Утв. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июня 2012 г. N 123-ст
Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 54918-2012 (ISO/TR 10400:2007)
"ТРУБЫ ОБСАДНЫЕ, НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ, БУРИЛЬНЫЕ И ТРУБЫ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ФОРМУЛЫ И РАСЧЕТ СВОЙСТВ"
Casing, tubing, drill and line pipes for petroleum and natural gas industries. Equations and calculation of properties
Дата введения - 1 октября 2013 г.
Введен впервые
Предисловие
1 Подготовлен Подкомитетом ПК 7 "Трубы нарезные нефтяного сортамента" Технического комитета по стандартизации ТК 357 "Стальные и чугунные трубы и баллоны" на основе аутентичного перевода на русский язык указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен ООО "Специализированная переводческая фирма "Интерсервис"
2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 357 "Стальные и чугунные трубы и баллоны"
3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июня 2012 г. N 123-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/ТO 10400:2007 "Промышленность нефтяная и газовая. Формулы и расчеты по определению характеристик обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и трубопроводов, используемых в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб" (ISO/TR 10400:2007 "Petroleum and natural gas industries - Equation and calculation for the properties of casing, tubing, drill pipe and line pipe used as casing or tubing") путем:
- изменения отдельных слов (фраз, значений показателей, ссылок), выделенных в тексте настоящего стандарта курсивом;
- изменения отдельных структурных элементов (пунктов, подпунктов, абзацев, терминологических статей, таблиц и рисунков), выделенных в тексте настоящего стандарта курсивом и полужирной вертикальной линией, расположенной на полях этого текста;
- внесения дополнительных слов (фраз, значений показателей, ссылок), выделенных в тексте настоящего стандарта полужирным курсивом;
- внесения дополнительных структурных элементов (подразделов, пунктов, подпунктов, абзацев, терминологических статей, таблиц и рисунков), выделенных в тексте настоящего стандарта полужирной вертикальной линией, расположенной на полях этого текста;
- изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ Р 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3). Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДА.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (подраздел 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДБ
5 Введен впервые
Введение
Настоящий стандарт разработан с целью перехода российской промышленности к мировой практике расчета характеристик обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и труб для трубопроводов, выполняемой по международному стандарту ИСО/ТО 10400, устранения барьеров в торговле, применения совместимой и взаимозаменяемой продукции, повышения сопоставимости результатов расчетов, повышения уровня проектирования и выбора труб для различных условий применения.
В ИСО/TО 10400 приведен расчет характеристик труб при детерминистическом и вероятностном (или статистическом) подходах, заключающихся в сравнении ожидаемых нагрузок, действию которых будут подвергаться трубы, и их ожидаемой стойкости к воздействию таких нагрузок. Как нагрузки, так и стойкость труб, по отдельности или совместно, могут быть изменены при помощи соответствующих расчетных коэффициентов.
При детерминистическом подходе для расчета единственного значения показателей эксплуатационных свойств конструкции используют номинальные геометрические параметры и свойства труб. При вероятностном подходе те же параметры и свойства используются как случайные величины, по которым получают статистическое распределение показателя эксплуатационных свойств. Такое распределение эксплуатационных свойств в сочетании с определенным нижним процентилем позволяет получить конечную расчетную формулу.
ИСО/ТО 10400 не рассматривает расчеты скважин в целом и определение ожидаемых нагрузок, содержит лишь расчетные формулы, служащие для определения стойкости труб к заданным нагрузкам, независимо от их происхождения. Также в нем приведены формулы предельных значений, которые могут быть использованы для определения стойкости конкретного образца с известными геометрией и свойствами, а также формулы, используемые для проектирования скважин на основе консервативных оценок геометрических параметров и свойств труб. Выбор значений коэффициентов, используемых для расчетов, по возможности остается за пользователем стандарта.
Настоящий стандарт модифицирован по отношению к ИСО/ТО 10400 в связи с необходимостью дополнения размеров, типов резьбовых соединений и групп прочности обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и труб для трубопроводов, широко применяемых в российской нефтяной и газовой промышленности.
Модификация настоящего стандарта по отношению к ИСО/ТО 10400 заключается в следующем:
- дополнены формулы и рекомендации для труб, изготовляемых по стандартам на обсадные и насосно-компрессорные трубы (ГОСТ Р 53366), бурильные трубы (ГОСТ Р 54383) и трубы для трубопроводов (ГОСТ ISO 3183);
- дополнены расчеты для обсадных и насосно-компрессорных труб групп прочности К72 и Q135, наружными диаметрами 146, 05; 250, 83; 323, 85 и 425, 45 мм, с резьбовыми соединениями ОТТМ, ОТТГ, НКТ, НКТВ, НКМ;
- исключены резьбовые соединения Экстрим-лайн и Интеграл-джойнт, не применяемые в российской промышленности;
- исключены значения показателей, выраженные в американской системе единиц, которые нецелесообразно применять в национальной стандартизации, и соответствующее приложение L;
- условные обозначения размеров труб Ряд 1 и Ряд 2 заменены соответствующими значениями наружных диаметров и толщин стенок, исключены соответствующие термины "Ряд 1 (label 1)", "Ряд 2 (label 2)";
- сведения о предыстории разработки формул заменены соответствующими ссылками на источник информации.
Формулы и рекомендации настоящего стандарта могут быть применены для расчетов характеристик и свойств подобных труб (в том числе с подобными резьбовыми соединениями), изготовляемых по техническим условиям и корпоративным стандартам.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на обсадные, насосно-компрессорные и бурильные трубы для нефтяной и газовой промышленности, а также на трубы для трубопроводов, применяемые в качестве обсадных и насосно-компрессорных труб.
Настоящий стандарт содержит формулы и рекомендации, необходимые для расчета различных свойств труб, включая:
- эксплуатационные свойства (стойкость к осевым нагрузкам, внутреннему давлению и смятию);
- физические свойства;
- крутящий момент при свинчивании;
- испытательное гидростатическое давление;
- критические размеры изделий по критериям различных испытаний;
- критические размеры испытательного оборудования;
- критические размеры образцов для испытаний.
По формулам для расчета показателей эксплуатационных свойств изделий приведена информация о применении этих формул.
Приведенные в настоящем стандарте формулы и рекомендации предназначены для расчета свойств труб, изготовленных в соответствии с ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 54383 и ГОСТ ISO 3183. Формулы и рекомендации могут быть также использованы для расчета свойств труб, изготовленных по другим стандартам. Область применения настоящего стандарта также включает трубы, подвергавшиеся в процессе изготовления холодной деформации, например холодной ротационной правке. Область применения настоящего стандарта не включает трубы, подвергавшиеся холодной деформации после изготовления, например раздаче или намотке в бухты.
Приведенные в настоящем стандарте формулы применимы для расчета эксплуатационных свойств труб по ГОСТ ISO 3183 только при использовании таких труб в качестве обсадных и насосно-компрессорных в скважинах или при лабораторных испытаниях, с учетом соответствия процессов термообработки, правки, пределов текучести и других параметров таких труб аналогичным процессам, характеристикам и параметрам обсадных и насосно-компрессорных труб. С теми же условиями настоящий стандарт может быть использован для расчета свойств бурильных труб.
Настоящий стандарт и приведенные в нем формулы позволяют связать исходные параметры изготовления труб по ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 54383 и ГОСТ ISO 3183 с ожидаемыми показателями эксплуатационных свойств. Формулы для расчета свойств не являются гарантией этих свойств. Изготовителю предоставляется право изготовлять трубы в соответствии со стандартами, устанавливающими их размеры и физические свойства. Формулы служат исходной точкой для потребителя при оценке показателей эксплуатационных свойств труб, проектировании скважин или изучении свойств труб.
Настоящий стандарт не содержит официальные правила проектирования. Он содержит формулы и примеры расчета свойств труб, предназначенных для скважин. Он не содержит указания по определению нагрузок, действующих на трубы, или по необходимому запасу прочности. Потребитель должен самостоятельно определить расчетную нагрузку и выбрать запас прочности, обеспечивающий безопасность и эффективность конструкции. Расчетную нагрузку и запас прочности необходимо определять с учетом опыта, отраслевых правил и условий эксплуатации конкретной скважины.
Все формулы и показатели эксплуатационных свойств, приведенные в настоящем стандарте, предназначены для обычных условий эксплуатации и характеристик труб, соответствующих ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 54383 и ГОСТ ISO 3183. Расчеты, которые могут потребоваться для особых условий эксплуатации, приведены в приложении D.
Область применения настоящего стандарта не включает эксплуатационные свойства труб при динамических нагрузках и герметичность резьбовых соединений труб.
В настоящем стандарте положительными всегда считаются растягивающие напряжения.
2 Нормативные ссылки*
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ ISO 3183-2012 Трубы стальные для трубопроводов нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия
ГОСТ Р 51906-2002 Соединения резьбовые обсадных, насосно-компрессорных труб и трубопроводов и резьбовые калибры для них. Общие технические требования
ГОСТ Р 53365-2009 Трубы обсадные и насосно-компрессорные и муфты к ним. Основные параметры и контроль резьбовых соединений. Общие технические требования
ГОСТ Р 53366-2009 (ИСО 11960:2004) Трубы стальные, применяемые в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб для скважин в нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия
ГОСТ Р 54383-2011 (ИСО 11961:2008) Трубы стальные бурильные для нефтяной и газовой промышленности. Технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 53365, ГОСТ Р 53366, ГОСТ Р 51906, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 вероятностный подход (probabilistic method): Подход, в соответствии с которым для расчета распределения показателей эксплуатационных свойств используют распределение показателей геометрических параметров и свойств металла.
3.2 главное напряжение (principal stress): Напряжение в главной плоскости, в которой напряжение сдвига равно нулю.
Примечание - При любом напряженном состоянии в любой точке существуют три взаимно перпендикулярные плоскости, в которых напряжения сдвига равны нулю. Составляющие нормальных напряжений в этих плоскостях являются главными напряжениями. Наибольшее из этих трех напряжений называется наибольшим главным напряжением.
3.3 давление разрушения (fracture pressure): Внутреннее давление, при котором происходит разрушение трубы из-за распространения несовершенства.
3.4 детерминистический подход (deterministic method): Подход, предполагающий, что все переменные, определяющие показатели эксплуатационных свойств, точно известны.
Примечание - Показатели эксплуатационных свойств труб зависят от одного или нескольких контрольных параметров. В формулах, используемых при детерминистическом подходе, используются конкретные геометрические параметры и свойства металла для расчета единственного значения показателей эксплуатационных свойств. При проектных расчетах это значение является ожидаемым минимумом.
3.5 истинная кривая напряжение-деформация (true stress-strain curve): Кривая в координатах истинное напряжение (ордината)-логарифмическая деформация (абсцисса).
3.6 истинное напряжение, напряжение Коши (true stress, Cauchy stress): Напряжение, определяемое как отношение усилия, действующего на поверхность тела, к конечной площади этой поверхности.
3.7 коэффициент вариации (coefficient of variance): Безразмерная случайная переменная, определяемая как отношение стандартного отклонения к среднему значению.
3.8 логарифмическая деформация (logarithmic strain): Величина линейной деформации тела трубы равная натуральному логарифму отношения конечной длины тела трубы к его начальной длине.
Примечание - Логарифмическая деформация также может быть равной натуральному логарифму суммы единицы и расчетной деформации.
3.9 пластическое разрушение (ductile rupture): Разрушение тела трубы в области пластической деформации, вызываемое внутренним давлением и/или продольным растяжением.
3.10 расчетная деформация (engineering strain): Величина линейной деформации тела трубы, определяемая как отношение изменения длины тела трубы к его начальной длине.
3.11 расчетное напряжение (engineering stress): Напряжение, определяемое как отношение усилия, действующего на поверхность тела к начальной площади этой поверхности.
3.12 руководство (template): Документ, содержащий формулы, методы испытаний и измерений, предназначенный для установления проектных показателей эксплуатационных свойств.
3.13 смещение предела текучести (yield stress bias): Величина, определяемая как отношение фактического предела текучести к заданному минимальному пределу текучести.
3.14 статистический подход (synthesis method): Подход, в соответствии с которым неопределенность и вероятные значения показателей эксплуатационных свойств труб определяют, используя распределения показателей геометрических параметров и свойств металла.
Примечание - Для определения статистического распределения показателей эксплуатационных свойств это распределение рассматривают в сочетании с формулой предельных значений. Распределение показателей эксплуатационных свойств в сочетании с найденным нижним процентилем определяют окончательный вид расчетной формулы.
3.15 текучесть (yield): Постоянная неупругая деформация.
3.16 текучесть тела трубы (pipe body yield): Напряженное состояние, при котором начинается течение металла в любой точке тела трубы.
3.17 уровень приемки (inspection threshold): Максимальный размер несовершенства типа трещины, допустимый установленными требованиями.
3.18 формулы предельных значений (limit state equations): Формулы, которые по геометрическим параметрам и свойствам металла выборки труб позволяют определить критерий разрушения труб.
Примечание - По формуле предельных значений определяют с максимальной точностью показатели эксплуатационных свойств отдельной выборки труб без учета предельных отклонений этой выборки.
3.19 формулы проектных предельных значений (design equations): Формулы, позволяющие на основе требований стандартов или измерений определить показатели эксплуатационных свойств, используемые при проектных расчетах.
Примечание - Формула проектных предельных значений может быть получена путем подстановки обоснованных предельных переменных в формулу предельных значений с целью определения ожидаемых показателей эксплуатационных свойств с заданным уровнем безопасности. Формула проектных предельных значений, выведенная статистическим путем, соответствует определенному нижнему процентилю кривой распределения вероятности стойкости.
3.20 число витков на дюйм (threads per inch): Число витков резьбы на длине 25, 4 мм.
Примечание - 1 виток на дюйм равен 0, 0394 витка на миллиметр, 1 виток на миллиметр равен 25, 4 витка на дюйм.
3.21 эффективное напряжение (effective stress): Напряжение, учитывающее напряжение, вызываемого давлением, и осевое напряжение, используемое в настоящем стандарте с целью упрощения формул.
Примечание - Эффективное напряжение в том виде, в каком оно используется в настоящем стандарте, не представляет собой определенную физическую величину. Оно представляет собой величину, зависящую от продольного напряжения, внутреннего давления, наружного давления и размеров трубы, для использования в некоторых формулах. Иногда его называют фиктивным напряжением Любинского.
4 Обозначения
— Все документы — ГОСТы — ГОСТ Р 54918-2012 (ISO/TR 10400:2007) ТРУБЫ ОБСАДНЫЕ, НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ, БУРИЛЬНЫЕ И ТРУБЫ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ФОРМУЛЫ И РАСЧЕТ СВОЙСТВ
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов