Бурильная колонна и эксплуатация элементов бурильной колонны

Бурильная колонна предназначена для выполнения следующих основных функций:

- передачи вращения от ротора породоразрушающему инструменту;

- передачи неподвижному столу ротора реактивного крутящего момента, возникающего при бурении скважины забойными двигателями;

- создания на долото осевой нагрузки;

- подвода промывочной жидкости для очистки забоя скважины от выбуренной породы, а также для привода забойных гидравлических двигателей;

- подъема кернового материала и спуска аппаратуры для исследований в стволе скважины;

- проработки и расширения ствола скважины, испытания пластов, ликвидации аварий в скважине.

Бурильная колонна состоит из ведущей трубы, бурильных труб и утяжеленных бурильных труб, соединяемых бурильными замками, муфтами и переводниками. Ведущая труба соединяется с вертлюгом и посредством зажимов взаимодействует с ротором буровой установки. Утяжеленные бурильные трубы устанавливают в нижней части колонны, и они служат для создания осевой нагрузки на долото. При бурении в осложненных условиях, кроме утяжеленных труб, в нижней части колонны устанавливают калибраторы, центраторы, стабилизаторы и другие устройства, предупреждающие искривление скважины. Между ведущей и утяжеленными трубами находятся бурильные трубы, составляющие большую часть бурильной колонны. Для сокращения операций свинчивания и развинчивания, вызывающих износ резьбовых соединений, бурильная колонна делится на свечи, состоящие из нескольких труб. Длина свечи ограничивается ее продольной устойчивостью под действием собственного веса и высотой вышки.

Компоновку бурильной колонны выбирают исходя из конструкции скважины, способа бурения и горно-геологических условий. Для предотвращения поломок бурильные колонны должны обладать регламентированными запасами статической прочности и сопротивления усталости. При выборе конструкции колонны необходимо стремиться к оптимальному сочетанию ее прочности и массы. Уменьшение массы бурильной колонны за счет применения высокопрочных, а также легкосплавных бурильных труб способствует благоприятному нагружению подъемной части буровой установки. Жесткость бурильной колонны должна быть достаточной для предотвращения ее продольного изгиба под действием осевого сжатия, вращения и крутящего момента.

Уменьшение диаметра бурильной колонны и резкие переходы в ее проходном канале приводят к увеличению гидравлических сопротивлений и, следовательно, давления буровых насосов. В результате этого возрастает износ поршней, втулок, клапанов и других деталей буровых насосов, контактирующих с промывочным раствором. Таким образом, масса и диаметр бурильной колонны должны удовлетворять требованиям, определяющим наиболее благоприятный режим эксплуатации подъемного механизма и буровых насосов. Производство высокопрочных и легких бурильных труб — важная предпосылка повышения эффективности бурения и технико-экономических показателей буровых установок.

1. Ведущие трубы (квадраты) служат для передачи вращения от ротора на буровые трубы. Диаметр 65×65 (80×80, 112×112, 140×140, 155×155).

3. Переводники служат для соединения элементов бурильной колонны разных размеров, а также присоединения турбобуров, долот, аварийного инструмента.

4. Центраторы служат для предупреждения искривления ствола скважины при бурении.

5. Утяжелённые буровые трубы (УБТ) служат для создания жёсткости низа бурильной колонны и нагрузки на долото.

Рис. 2.7. Утяжеленные буриль­ные трубы:

а — с одинаковым диаметром; б — с проточным телом; 1 — тело трубы; 2 — замковая резьба

Рис. 2.8. Бурильные трубы:

а - с высаженными внутрь кон­цами; б - с высаженными наружу концами; 1

труба; 2 - муфта

Рис. 2.9. Бурильная труба с приваренными соединитель­ными концами

Рис. 2.10. Соединение бурильных труб с выса­женными концами:

а - при помощи замков; б - при помощи муфт

Буровые трубы

Буровые трубы бывают разного диаметра: 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140, 168 с толщиной стенок 7-11 мм.

1. Трубы с навинченными замками. Бывают двух видов: с высадкой концов вовнутрь и наружу. Длина труб 6 и 8 м при условном диаметре от 60 до 102 мм и 11,5 м при условном диаметре от 114 до 168 мм. Обозначение: с высадкой внутрь ТБВК, наружу – ТБНК. Трубы делают из стали ДКЕЛМ.

2. Трубы бурильные с приваренными концами. Приваренные концы дают равнопроходное отверстие. Такие трубы бывают двух типов: ТБП – трубы бурильные с приваренными концами без высадки (для турбинного бурения); ТБПВ – трубы бурильные с приваренными концами с высадкой наружу (для турбобуров и роторного бурения).

3. Алюминиевые бурильные трубы АБТ. Состав из сплава Д16Т со стальными навёрнутыми замками. На концах труб – высадки внутрь. Бывают трубы диаметром 114, 129, 147, а также с протекторным утолщением диаметром 129, 147, 170.

4. Утяжелённые буровые трубы УБТ. Бывают диаметром 73, 89, 108, 146, 178, 203, 219, 245. Применяются при бурении глубиной от 2000 до 2500 м в несложных геологических условиях. Изготавливаются гладкими по всей длине из стали ДИК. Существует УБТС – утяжелённая буровая труба сбалансированная, повышенной прочности. Такие трубы имеют диаметры 120, 133, 146, 178, 203, 229, 254, 273, 299.

5. Типы замков:

6. Переводники обозначаются: ПП – переводник переходный (муфта на конце); ПМ – переводник муфтовый (муфта на муфту); ПН – переводник ниппельный (конус на конус).

7. Центраторы. Бывают следующих типов: Ц – центратор лопастной с прямыми лопастями; ЦС – центратор лопастной со спиральными лопастями; ЦШ – центратор шарошечный. Армируются твердосплавными материалами.