DIN EN ISO 20312-2012 Petroleum and natural gas industries - Design and operating limits of drill strings with aluminium alloy components (ISO 20312 2011) English version EN ISO 20.pdf

1、Januar 2012DEUTSCHE NORM Normenausschuss Erdl- und Erdgasgewinnung (NG) im DINPreisgruppe 25DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 75.180.10!$xUO“1855044www.din.de

2、DDIN EN ISO 20312Erdl- und Erdgasindustrie Auslegung und Einsatzgrenzen von Bohrstrngen ausAluminium-Bohrgestngen (ISO 20312:2011);Englische Fassung EN ISO 20312:2011Petroleum and natural gas industries Design and operating limits of drill strings with aluminium alloy components(ISO 20312:2011);Engl

3、ish version EN ISO 20312:2011Industries du ptrole et du gaz naturel Conception et limites de fonctionnement des garnitures de forage en alliage daluminium(ISO 20312:2011);Version anglaise EN ISO 20312:2011Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 73 Seit

4、enDIN EN ISO 20312:2012-01 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 20312:2011) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 67 Materials, equipment and offshore structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries“, Working group WG 5 Aluminium alloy pipes“ in Zusammenarbeit mit dem Techn

5、ischen Komitee CEN/TC 12 Materialien, Ausrstungen und Offshore-Bauwerke fr die Erdl-, petrochemische und Erdgasindustrie“ (Sekretariat AFNOR, Frankreich) erarbeitet. Fr Deutschland hat hieran der Arbeitsausschuss NA 109-00-01 AA Materialien, Ausrstungen und Offshore-Bauwerke fr die Erdl-, petrochemi

6、sche und Erdgasindustrie Spiegelausschuss zu CEN/TC 12 und ISO/TC 67“ im Normenausschuss Erdl- und Erdgasgewinnung (NG) des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. mitgearbeitet. Diese Europische Norm enthlt unter Bercksichtigung des DIN-Prsidialbeschlusses 1/2004 nur die englische Originalfassung d

7、er ISO Norm. Diese Norm enthlt neben den gesetzlichen Einheiten auch die Einheiten ft (foot)“, gal (gallon)“, in (inch)“, lb (pound)“, lb/ft3“, lb/gal“ und psi (psig)“, die im Deutschen Normenwerk nicht zugelassen sind. Es wird ausdrcklich darauf hingewiesen, dass die Anwendung dieser Einheiten im n

8、ationalen amtlichen und geschftlichen Verkehr aufgrund des Gesetzes ber Einheiten im Messwesen nicht zulssig ist. Umrechnung: Nicht-SI-Einheit SI-Einheit Umrechnung F C 1 C = (5/9) (F-32) ft m 1 ft = 0,304 8 m gal (gallon) l 1 gal = 3,785 l in (inch) mm 1 inch = 25,4 mm ksi MPa 1 ksi = 6,894 757 MPa

9、 lb (pound) kg 1 lb = 0,453 592 37 kg lb/ft3kg/m31 lb/ft3= 4,882 kg/m3lb/gal kg/m31 lb/gal = 0,118 kg/dm3oz (ounce) g 1 oz = 28,35 g psi (psig) kPa 1 psi = 6,894 757 kPa Fr die in diesem Dokument zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen:

10、ISO 15546 siehe DIN EN ISO 15546 DIN EN ISO 20312:2012-01 3 Nationaler Anhang NA (informativ) Begriffe, Abkrzungen und Symbole Die Benennung der folgenden Begriffe, Abkrzungen und Symbole sind identisch mit der Benennung in der englischen Fassung. 3 Begriffe, Symbole und Abkrzungen 3.1 Begriffe Fr d

11、ie Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1.1 Rohrkrper aus einer Aluminiumlegierung Aluminiumlegierungs-Rohrkrper Rohr, das aus einer Aluminiumlegierung durch Strangpressen mit allen Anstauchungen und Verdickungen des Gestngeprotektors hergestellt wird 3.1.2 Bohrgestnge aus ein

12、er Aluminiumlegierung Aluminiumlegierungs-Bohrgestnge Rohrkrper aus einer Aluminiumlegierung mit Gestngeverbindern aus Stahl mit Gewinde 3.1.3 Muffe Teil des Gestngeverbinders mit Innengewinde 3.1.4 Ausknicken Knickung labile seitliche Durchbiegung von Gestnge-Bauteilen unter einer effektiven axiale

13、n Druckkraft 3.1.5 Korrosion ungnstige chemische Modifizierung oder Zerstrung eines Metalls durch Luft, Feuchtigkeit oder Chemikalien 3.1.6 kritische Knicklast Gre der Kraft bei Initiierung des Ausknickens von Gestnge-Bauteilen 3.1.7 Bohrlochknick deutliche Richtungsnderung in einem Bohrloch 3.1.8 H

14、eftigkeit des Bohrlochknicks Ma fr die Gre der Neigungs- und/oder Richtungsnderung eines Bohrlochs, im Allgemeinen in Grad fr jeweils 30 m angegeben DIN EN ISO 20312:2012-01 4 3.1.9 Gestngestrang vollstndige Baugruppe vom Splkopf- oder Drehkopfantrieb bis zum Bohrmeiel, die Mitnehmerstange (Kelly),

15、Bohrgestnge, Subs, Schwerstangen und andere Elemente vom unteren Teil von Bohrgarnituren (BHA) aufnehmen kann, z. B. Stabilisatoren, Rumer, Brockenfnger 3.1.10 effektive Axialkraft Kraft, die durch ungnstige Kombinationen von Axiallast und Druck erzeugt wird 3.1.11 spiralfrmiges Ausknicken Knickung,

16、 bei der sich Bauteile des Gestnges schraubenfrmig oder spiralfrmig verwinden 3.1.12 Hersteller Firma, Unternehmen oder Krperschaft, die fr die Kennzeichnung des Produkts verantwortlich ist ANMERKUNG Durch eine vom Hersteller durchgefhrte Kennzeichnung wird garantiert, dass das Produkt der vorliegen

17、den Internationalen Norm entspricht, und die Verantwortung fr die bereinstimmung mit allen anwendbaren Vorschriften liegt beim Hersteller. 3.1.13 neues Rohr vom Verschlei abhngige Klassifizierung von Rohren, die noch nicht im Einsatz waren 3.1.14 Zapfen Teil des Gestngeverbinders mit Auengewinde 3.1

18、.15 Premiumklasse Rohre der Klasse 2 vom Verschlei abhngige Klassifizierung von Rohren mit dem in den Tabellen 12 und 13 aufgefhrten Verschleigrad 3.1.16 sinusfrmiges Ausknicken Knickung, bei der sich Bauteile des Gestnges sinusfrmig verwinden 3.1.17 Keilbereich am Gestnge kleine Flche am Rohrkrper

19、des Muffenverbinders, der bei Ausbau- und Einbauarbeiten durch Rohrkeile festgehalten wird 3.1.18 Gestngeverbinder Element einer Gestngeverbindung aus Stahl fr Bohrgestnge aus zwei Teilen: Muffe und Zapfen 3.1.19 TT-Gewinde trapezfrmiges Gewinde, das den Aluminiumrohrkrper mit dem Gestngeverbinder a

20、us Stahl verbindet ANMERKUNG Siehe ISO 15546. DIN EN ISO 20312:2012-01 5 3.2 Symbole A Faktor, der von der fr die Berechnungen ausgewhlten Festigkeitshypothese abhngig und bezglich der Anisotropie des Bohrgestngewerkstoffs angepasst ist AbQuerschnittsflche der Muffe in 9,525 mm Abstand von der Aufla

21、geflche AdpQuerschnittsflche des Bohrgestnges AODQuerschnittsflche des Umkreises um den Rohr-Auendurchmesser ApQuerschnittsflche des Zapfens in 15,875 mm Abstand von der Auflageflche ApbQuerschnittsflche des Zapfens Apoder der Muffe Ab, wobei die kleinere Flche anzuwenden ist AzQuerschnittsflche des

22、 Bohrgestnges im angestauchten Bereich aeLngenausdehnungskoeffizient des Werkstoffs awQuerschnittsflche der Rohrwand zur Bercksichtigung der Ovalitt (Unrundheit) des Rohres B Variable b Verformungsverringerungsfaktor C Flankendurchmesser des Gewindes an der Messstelle c Flchenabdeckungskoeffizient D

23、dpAuendurchmesser des Rohrkrpers DhMittlerer Bohrlochdurchmesser im betrachteten Intervall DmaxMaximaler Rohr-Auendurchmesser DminKleinster Auendurchmesser DptOD des Gestngeprotektors DtjOD des Gestngeverbinders DUAuendurchmesser des Bohrgestnges im angestauchten Bereich D Herkmmlicher OD des Bohrge

24、stnges mit Gestngeverbinder ddpInnendurchmesser des Rohrkrpers dpInnendurchmesser des Zapfens E Elastizittsmodul oder Youngscher Modul F Variable f Reibungsfaktor g Erdbeschleunigung, 9,81 m/s2H Gewindehhe, nicht abgeflacht HdmFllhhe der Bohrsplung h Fllhhe des Fluids hDSEinbauteufe fr das Bohrgestn

25、ge hKBohrungstiefe am oberen Ende des Bohrgestngeabschnitts DIN EN ISO 20312:2012-01 6 hK-1Bohrungstiefe am unteren Ende des Bohrgestngeabschnitts I Trgheitsmoment des Rohrkrpers bezglich der Lngsachse (beim Biegen) J Trgheitsmoment des Bohrgestnges bezglich seines Durchmessers K Querkraftfaktor k E

26、inknickverhltnis Kunststoff/elastisches Material L Verhltnis Festigkeit/Masse L1/2Hlfte des Abstands zwischen den Gestngeverbindern LAlVerhltnis Festigkeit/Masse fr Aluminium LdpLnge des Rohres plus Gestngeverbinder (Abstand zwischen der Vorderseite der Gestngeverbinder-Muffe und der Schulter des Za

27、pfens) LpcLnge des zur Muffe gehrenden Zapfens LsKontaktlnge Keil/Bohrgestnge LStVerhltnis Festigkeit/Masse fr Stahl lkLnge des Abschnitts K“ MBMasse je Lngeneinheit des Rohrkrpers mit Glattende; lngenbezogene Masse des Rohrkrpers mit Glattende MdpMasse des Bohrgestnges je Lngeneinheit; lngenbezogen

28、e Masse des Bohrgestnges MKMasse des Bohrgestnges je Lngeneinheit im Abschnitt K“ des Gestngestrangs; lngenbezogene Masse des Bohrgestnges im Abschnitt K“ des Gestngestrangs mbMasse des Rohrkrpers mit Glattende mpMassenzunahme durch die Verdickung des Gestngeprotektors mtjMasse des Gestngeverbinders

29、 muMassenzunahme durch die Anstauchungen n Anzahl der Bohrstrangabschnitte OiAnfangsovalitt; anfngliche Unrundheit P Auf den Bohrstrang wirkende Last P0Einknickdruck PcKleinster Einknickdruck fr ein fehlerhaftes Rohr PeElastischer Biegedruck PextNettowert fr den ueren Druck PhelKraft fr spiralfrmige

30、s Ausknicken PiInnendruck PiyStreckgrenzen-Innendruck PKZugspannung angewandt auf die untere Querschnittsflche PmaxMaximale Zug-Streckgrenze des Bohrgestngekrpers PsinKraft fr sinusfrmiges Ausknicken DIN EN ISO 20312:2012-01 7 PTEffektiv auf die Rohre wirkende Zugkraft PyStreckgrenzen-Druck bei glei

31、chzeitiger Zugbeanspruchung PzAxiale Last, wenn die Spannung des in Keilen eingespannten Rohrkrpers die Streckgrenze erreicht p Gewindesteigung QcSenkung (Senkbohrung) an der Muffe R Heftigkeit des Bohrlochknickradius am Beginn und am Ende des Aufbau- oder Abbauintervalls RsVariable RtVariable SaMit

32、tlere axiale Spannung SbMaximal zulssige Biegespannung SDLDurch die Auftriebsmasse des Bohrstrangs unterhalb des Bohrlochknicks erzeugte Spannung SrsAbflachung am Gewindegrund s Biegeverformung fr die Rohre s0Kritische Biegeverformung T Auf den Bohrstrang aufgebrachtes Drehmoment TjEmpfohlenes Anzie

33、hdrehmoment fr Gestngeverbinder eines Bohrgestnges aus Aluminium TmaxMaximale Torsions-Streckgrenze des Bohrgestngekrpers TyTorsions-Streckgrenze der Verbindung tdpWanddicke; Wandstrke t0Betriebstemperatur tuWandstrke des Bohrgestnges im angestauchten Bereich WpPolares Torsions-Widerstandsmoment des

34、 Rohrkrpers w0Masse je Lngeneinheit des Rohrs in Luft; lngenbezogene Masse des Rohrs in Luft wDLAuftriebsmasse des Bohrstrangabschnitts unterhalb des Bohrlochknicks wmMasse je Lngeneinheit des Rohrs in der Splung; lngenbezogene Masse des Rohrs in der Splung YminMindest-Streckgrenze des Werkstoffs Ze

35、nitwinkel fr den Bohrlochabstand 0Kleinster Zenitwinkel des Bohrlochs HZenitwinkel zu Beginn des Aufbau- oder Abbauintervalls KZenitwinkel am Ende des Aufbau- oder Abbauintervalls SLKeilkegelwinkel DIN EN ISO 20312:2012-01 8 Mittlerer Zenitwinkel des Bohrlochs beim Aufbau- oder Abbauintervall Kegel

36、L Gesamtdehnung des kombinierten Bohrstrangs lBHADehnung unter der Masse der Untertageabschnitte und des BHA ltWrmedehnung lwDehnung des jeweiligen Bohrstrangabschnitts K“ unter seiner Eigenmasse Spalt zwischen Bohrlochwandung und mittlerem OD des Bohrgestnges Temperaturgradient Heftigkeit des Bohrl

37、ochknicks Halber Flankenwinkel des Gewindes Poissonzahl SLReibungskoeffizient zwischen den Keilen und dem Drehtischhaupteinsatz Konstante, = 3,141 812 AlDichte des Aluminiums, 2 800 kg/m3 dmDichte der Bohrsplung equivalente Dichte StDichte des Stahls, 7 850 kg/m3 Gre der Normalspannungen, die auf di

38、e Auslegungsquerschnitte des Bohrstrangs aufgebracht werden -1Dauerfestigkeit des Bohrgestnges bBruchfestigkeit des Rohrwerkstoffs equivalente Spannung iZulssige Spannungsintensitt, die entsprechend den normativen Sicherheitsfaktoren berechnet wird rReduzierte Streckgrenze Gre der auf den Bohrstrang

39、 wirkenden Tangentialspannungen minScherspannung beim Erreichen der Mindest-Streckgrenze Rundheitsabweichungsfunktion Fehlerfunktion SLReibungswinkel DIN EN ISO 20312:2012-01 9 3.3 Abkrzungen ADP Bohrgestnge aus Aluminiumlegierungen (en: aluminium alloy drill pipe) BHA Unterer Teil der Bohrgarnitur

40、(en: bottom hole assembly) EU Anstauchung nach auen (en: external upset) HWADP Bohrgestnge aus Aluminium mit groer Wandstrke (en: heavy wall aluminium drill pipe) HWSDP Bohrgestnge aus Stahl mit groer Masse (en: heavy weight steel drill pipe) HWDP Bohrgestnge mit groer Wandstrke (en: heavy wall dril

41、l pipe) ID Innendurchmesser (en: inside diameter) IU Anstauchung nach innen (en: internal upset) OD Auendurchmesser (en: outside diameter) ROP Fortschrittsrate (en: rate of penetration) RPM Umdrehungen pro Minute (en: revolutions per minute) SDP Bohrgestnge aus Stahl (en: steel drill pipe) TJ Gestng

42、everbinder (en: tool joint) WOB Bohrdruck (en: weight on bit) DIN EN ISO 20312:2012-01 10 Nationaler Anhang NB (informativ) Literaturhinweise DIN EN ISO 15546, Erdl- und Erdgasindustrie Bohrrohre aus Aluminiumlegierungen EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EUROPISCHE NORM EN ISO 20312 October 2011 ICS

43、 75.180.10 English Version Petroleum and natural gas industries Design and operating limits of drill strings with aluminium alloy components (ISO 20312:2011) Industries du ptrole et du gaz naturel Conception et limites de fonctionnement des garnitures de forage en alliage daluminium (ISO 20312:2011)

44、 Erdl- und Erdgasindustrie Auslegung und Einsatzgrenzen von Bohrstrngen aus Aluminium-Bohrgestngen (ISO 20312:2011) This European Standard was approved by CEN on 14 October 2011. CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this

45、European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN member. This European Standard exists in three official ver

46、sions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management Centre has the same status as the official versions. CEN members are the national standards bodies of Austria

47、, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom. EUROPEA

48、N COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATION EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brussels 2011 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members. Ref. No. EN ISO 20312:2011: E EN ISO 20312:2011 (E) 2 Contents Page Foreword 3 Introduction .4 1 Scope 5 2 Normative references 5 3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms 5 3.1 Terms and definitions .5 3.2 Symbols 7 3.3 Abbreviated terms 11 4 Properties of ADP and tool joints . 12 4.1 General . 12