ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

1. НАЗНАЧЕНИЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Бурильная колонна предназначена для следующих целей:

1) передачи вращения от ротора к долоту;

2) восприятия реактивного момента от забойного двигателя;

3) подвода промывочной жидкости к турбобуру при турбинном бурении к долоту и забою при всех способах бурения;

4) монтажа отдельных секций токопровода при бурении электробуром;

5) создания нагрузки на долото;

6) подъема и спуска долота, забойного двигателя;

7) проведения вспомогательных работ (проработка, расширение и промывка скважины, испытание пластов, ловильные работы, проверка глубины скважины и т.д.)

2. ЭЛЕМЕНТЫ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Рис.1. Схема бурильной колонны

Бурильная колонна (рис.1) соединяет долото (забойный двигатель и долото) с наземным оборудованием (вертлюгом) и состоит из свинченных друг с другом ведущей трубы (4), бурильных труб (8) и утяжеленных бурильных труб (12 и 13). Верхняя часть бурильной колонны, представленная ведущей трубой (4)присоединяется к вертлюгу (1) с помощью верхнего переводника ведущей трубы (3) и переводника вертлюга (2). Ведущая труба присоединяется к первой бурильной трубе (8) с помощью нижнего переводника ведущей трубы (5), предохранительного переводника (6) и муфты бурильного замка (7). Бурильные трубы (8) свинчиваются друг с другом с помощью бурильного замка (9) или с помощью соединительных муфт (10). Утяжеленные бурильные трубы (12 и 13) свинчиваются друг с другом непосредственно Верхняя УБТ присоединяется к бурильной трубе с помощью переводника (11). К последней УБТ привинчивается через переводник (14) долото (при роторном способе бурения) или забойный двигатель с долотом (при турбинном бурении).

2.1. Стальные бурильные трубы

2.1.1. Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним

Для увеличения толщины стенок и прочности бурильных труб в нарезной части концы их высаживаются внутрь или наружу (ГОСТ-63 1-75) Бурильные трубы соединяются в колонну с помощью замков. Замок состоит и муфты и ниппеля.

С целью упрочнения и исключения возможности усталостного разрушения трубы по трубной резьбе применяются бурильные трубы с высаженными внутрь и наружу концами (реи.2.). В практике бурения их называют соответственно ТБВК и ТБНК. По стандарту эти трубы изготовляются длиной 6; 8; и 11,5 м при условном диаметре 114 - 168 мм.

На концах трубы нарезается с правым или левым направлением нарезки коническая мелкая (трубная) резьба. Бурильные трубы с высаженными наружу концами применяются преимущественно при турбинном способе бурения.

Рис.2. Бурильные трубы с высаженными концами а - высаженными внутри концами; б - высаженными наружу концами 1 - бурильная труба; 2 - соединительная муфта.
Рис. 4. Соединение бурильных труб в свечи

Спуска и подъемные работы бурильной колонны осуществляются при отвинчивании или навинчивании сразу нескольких труб. Комплект таких труб называется свечой.

а) соединение свечей – замок б) соединение бурильных труб в свечи - муфты
Типы бурильных замков: а — типа ЗШ; б — типа ЗН; в — типа ЗУ; / — ниппель замка; 2 — муфта замка

Рис.3. Бурильные замки

Для соединения бурильных труб высаженными концами имеются бурильные замки трех типов (рис.3):

1) ЗН - с диаметром проходного отверстия, значительно меньше
диаметра проходного отверстия высаженных концов бурильных
труб;

2) ЗШ - с диаметром проходного отверстия, близким к диаметру
проходного отверстия высаженных концов бурильных труб;

3) ЗУ- с увеличенным диаметром проходного отверстия.

Ниппель и муфта бурильного замка соединяются при помощи конической резьбы, называемой замковой, а к бурильным трубам эти детали присоединяются посредством трубной резьбы.

ГОСТ-631-75 предусматривает изготовление бурильных труб и соединительных муфт к ним из стали групп прочности Д, К, Е, Л, М.

2.1.2. Бурильные трубы с приваренными соединительными концами

Изготовляют эти трубы путем приварки к трубным заготовкам с помощью контактно-стыковой сварки соединительных концов специальной конструкции. Затем концы обрабатывают под муфту и ниппель.

В настоящее время широко применяется бурильные трубы с приваренными замками с высаженными наружу концами (рис.4).

На ниппеле и муфте каждого замка на поясках для маркировки должна быть нанесена маркировки: товарный знак завода-изготовителя, типоразмер замка дата выпуска

Рис.4. Труба бурильная с приваренными замками с высаженными наружу концами (ТБПВ)

2.2. Утяжелённые бурильные трубы (УБТ)

Для увеличения жесткости нижней части бурильной колонны над долотом (забойным двигателем) устанавливают утяжеленные бурильные трубы.

Изготовляются УБТ двух типов гладкие по всей длине (рис. 5а) и с конусной проточкой (рис.5б) для лучшего захвата их клиньями во время спуска и подъема колонны. Комплект УБТ имеет одну наддолотную трубу (2), имеющую на обоих концах внутреннюю замковую резьбу и нескольких промежуточных труб (1), соединенных на верхнем конце, внутренний, а на нижнем - наружной замковой резьбой.

Рис.5. Утяжеленные бурильные трубы	Рис.6. Сбалансированные утяжеленные бурильные трубы

Трубы этого типа изготовляются серийно диаметрами 146, 178, 203
мм длиной 6; 8 и 12 м. Недостатки, присущие УБТ, в значительной степени
устранены у сбалансированных утяжеленных бурильных труб (УБТСК
каналы этих труб просверлен (рисм.6.), что обеспечивает его
прямолинейность. Техническими условиями ТУ-51-774-77 предусматривается выпуск УБТС девяти диаметров (от 120 до 229 мм).

2.3. Ведущие бурильные трубы

Ведущие бурильные трубы изготовляются в сборном исполнении квадратным сечением (рис.7.).

Ведущая труба состоит из квадратной толстостенной штанги (2) с прошитым или просверленным каналом, верхнего переводника (1), для соединения с вертлюгом и нижнего переводника (3). Для присоединения резьбы нижнего переводника от износа при многократных свинчиваниях и развинчиваниях на нижний переводник навинчивают предохранительный переводник.

Штанга ведущей трубы изготовляют из стали группы прочности Д или марки 36Г2С и 40Х.

а — квадратные; б — шестигранные; в — крестообразные	Ведущая бурильная труба в сборе: 1- верхний штанговый переводник (ПШВ); 2- штанга ведущей трубы; 3- нижний штанговый переводник (ПШН).
Рис.7. Ведущая бурильная труба

2.4. Переводники для бурильных труб

Переводники предназначены для соединения меду собой частей бурильной колонны и присоединения к ней инструмента, применяемого при бурении скважин. Переводники для бурильных труб (рис.8) изготовляются следующих типов: П - переходные; М - муфтовые; Н - ниппельные.

Переводники для бурильных колонн изготовляются с требованиями ГОСТ-7360-80Е. Указанный стандарт' предусматривает изготовление 90 типоразмеров переводников, которые охватывают практически все необходимые случаи их применения.

Рис.8. Переводники для бурильных колонн: а- муфтовый; б- ниппельный; в- переходный

2.5. Резиновые кольца для бурильных труб

Резиновые кольца предназначены для предохранения бурильных и обсадных колонн от взаимного истирания при бурении скважин.

Конструктивно резиновые кольца для бурильных труб могут быть разъемными или неразъемными. Промышленностью выпускается резиновые кольца неразъемной конструкции по ГОСТ-6365-74 (рис.9).

i

Рис.9. Протекторное резиновое кольцо для бурильных труб

Для надевания неразъемных колец на бурильные трубы применяют специальные пневмомашины. Кольцо непосредственно перед надеванием на трубу подогревают в горячей воде при температуре 80-90°С в течение 10-15 мин.

Для предотвращения перемещения колец по трубе используют клей или полимеризующие составы.

2.6. Обратные клапаны для бурильных колонн

Обратные клапаны для бурильных колонн предназначены для предотвращения газо-нефте-водопроявления из скважины через бурильные трубы в процессе бурения. Обратный клапан устанавливают в колонне бурильных труб под нижним переводником ведущей трубы.

Серийное производство обратных клапанов для бурильных колонн осуществляется по ОСТ-39-096-79. По указанному отраслевому стандарту предусмотрено изготовление 10 типоразмеров клапанов: тип 1- клапаны тарельчатые - КОБ Т (рис.10), тип 2 - клапаны конусные с резиновыми уплотнениями - КОБ (рис. 1 1).

Рабочее давление, выдерживаемое при запирании, для клапанов тарельчатого типа 1 5 МПа, а для конусных клапанов 35 Мпа.

Рис.10. Обратный клапан Тарельчатый (КОБ Т)	Рис.1 1. Обратный клапан корпусный с резиновым уплотнением (КОБ)

2.7. Опорно-центрирующие элементы

К числу опорно-центрирующих элементов относятся: наддолотный калибратор, стабилизаторы и центраторы и промежуточные опоры.

Калибраторы и центраторы выполняются как с прямыми, так и со спиральными ребрами, обычно с наружным диаметром, равным диаметра долота.

Наддолотный калибратор предназначен для улучшения работы долота и обеспечения номинального диаметра ствола скважины. Центраторы предназначены для борьбы с искривлением скважины и располагаются от одного до трех в компоновке УБТ в зависимости от интенсивности искривления. Как правило, центраторы для предотвращения искривления скважины устанавливаются на длине УБТ до 25 м.

С целью улучшения работы УБТ, повышения их устойчивости и ограничения площади контакта труб со стенками скважины применяют промежуточные опоры квадратного сечения (рис.12).

Для борьбы с желобными выработками, ограничения площади контакта со скважиной и уменьшения искривления ствола применяются упругий стабилизатор (рис.13). Стабилизатор состоит из каркасной втулки (2), армированной резиной и свободно вращающейся на коротком полом вале (1), на обоих концах которого нарезана замковая резьба для присоединения к бурильной колонне. Поверхность втулки имеет желобчатую форму.

Наружный диаметр профильной втулки для работы с долотами диаметрами 215,9; 244,5; 269,9 мм соответственно равен 212, 241, 266 мм.

Устанавливаются стабилизаторы как в компоновке УБТ, так и бурильной колонны

Рис.12. Опора промежуточная квадратная	Рис.13. Стабилизатор упругий (СУ)