Файл: 1. Общие понятия о строительстве скважин понятие о скважине, ее конструкции и элементах.doc

4 .2. Конструктивные особенности элементов бурильной колонны

5.2.1. Ведущие бурильные трубы

Для передачи вращения БК от ротора или реактивного момента от забойного двигателя к ротору при одновременном осевом перемещении БК и передаче бурового раствора от вертлюга в БК служат ведущие бурильные трубы (ВБТ).

При бурении нефтяных и газовых скважин применяют ВБТ сборной конструкции, состоящие из квадратной толстостенной штанги с просверленным каналом, верхнего штангового переводника (ПШВ) с левосторонней резьбой и нижнего штангового переводника (ПШН) с правосторонней резьбой.

Для защиты от износа замковой резьбы ПШН, подвергающейся многократным свинчиваниям и развинчиваниям при наращивании БК и спуско-подъемных работах, на ПШН дополнительно навинчивают предохранительный переводник.

П
Рис.21. Бурильная колонна
о ТУ 14-3-126-73 предусматривается выпуск ВБТ с размерами сторон квадратной штанги 112х112, 140х140, 155х 155. Размер присоединительной резьбы, соответственно, 3-117 (3-121; 3-133); 3-140 (3-147); 3-152 (3-171).

Квадратные штанги для ВБТ изготавливают длиной до 16,5 м из стали групп прочности Д и К (предел текучести 373 и 490 МПа), а переводники ПШН и ПШВ - из стали марки 40ХН (с пределом текучести 735 МПа).

По ТУ 51-276-86 предусматривается выпуск ведущих бурильных труб сборной конструкции ТВКП, прочность и герметичность соединения которых обеспечивается конической резьбой трапецидального профиля и коническим стабилизирующим пояском.

Предусмотрен выпуск ведущих бурильных труб цельной конструкции квадратного и шестигранного сечения.

4.2.2. Стальные бурильные трубы

В настоящее время в нефтегазовой промышленности широко используются следующие типы бурильных труб:

-стальные бурильные трубы диаметром 114,127 и 140 мм, длиной 12 м: сборной конструкции (ГОСТ 631-75) с высаженными внутрь концами (ТБВ), с высаженными наружу концами (ТБН), с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (ТБВК); с приваренными замками (ТБП);

---

-легкосплавные бурильные трубы сборной конструкции (АБТ).

Бурильная труба состоит из трубной заготовки и присоединительных концов (замковой муфты и замкового ниппеля). Последние соединяются с трубной заготовкой либо посредством трубной резьбы (профиль по ГОСТ 631-75) и представляют собой бурильную трубу сборной конструкции, либо посредством сварки. Для свинчивания в свечи на присоединительных концах нарезается замковая резьба по ГОСТ 5286-75 (на ниппеле наружная, на муфте -внутренняя). Для увеличения прочности соединения концы трубных заготовок «высаживают», т.е. увеличивают толщину стенки.

На концах бурильных труб нарезают трубную конусную резьбу треугольного или трапецеидального профиля. Треугольная резьба имеет шаг 3,175 мм. Угол при вершине профиля резьбы 60°. Полная конусность резьбы 2 tg = 1:16, где  = 1°47'24". Треугольная резьба отличается рядом существенных недостатков: в резьбовом соединении создаются опасные концентрации напряжений; по свинченному резьбовому соединению в трубе возникают высокие давления сжатия: резьбовое соединение имеет недостаточную герметичность (из-за непрерывного канала по вершинам витков резьбы).

Трубная трапецеидальная резьба ТТ в значительной степени устраняет отмеченные выше недостатки. Ее шаг равен 5,08мм, полная конусность

2tg  = 1:32, где = 0°53'42". Резьба ТТ отличается двумя важными усовершенствованиями: она представляет собой упорную резьбу, т.е. в соединенном состоянии торец трубы упирается в тело детали замка; кроме того, сочленение конца трубы с деталью замка происходит с натягом по конусной поверхности стабилизирующего пояска. Эти усовершенствования способствуют повышению прочности и герметичности резьбового соединения.

Стальные бурильные трубы с приваренными замками предназначены преимущественно для роторного способа бурения, но также используются и при бурении с забойными гидравлическими двигателями.

ТБП выпускают трех разновидностей :

-ПВ - с внутренней высадкой;

-ПК - с комбинированной высадкой;

-ПН - с наружной высадкой.

Изготовляют трубные заготовки из стали групп прочности Д, К, Е, Л, М, Р с пределом текучести соответственно 373, 490, 539, 637, 735, 882 Мпа длиной 12 м. Присоединительные концы - бурильные замки изготовляют по ГОСТ 27834-95 из стали 40 ХН (предел текучести 735 М

---

па) для труб из стали групп прочности Д, К, Е. Для труб из стали групп прочности Л, М, Р замки изготовляют из стали 40ХМФА (предел текучести 980 МПа).

---

4.2.3. Соединительные замки

С
оединительные замки к бурильным трубам выпускаются в соответствии с ГОСТ 5286-75. Замок состоит из двух частей: ниппеля (рис.22 а) и муфты (рис.22 б). Каждая деталь замка имеет с одной стороны трубную резьбу для соединения с бурильной трубой (причем на верхнем конце трубы должна быть муфта, на нижнем — ниппель), а с другой стороны — замковую крупную треугольную резьбу с шагом 5,08 или 6,35мм и с конусностью 1:4 или 1:6. Замковая резьба обозначается буквой "З", следующее за ней число показывает диаметр большого основания конуса резьбы в миллиметрах (например, резьба 3-133 у замка ЗУ-155).

С
Рис.22. Соединительный замок

трубами ТБВ и ТБН применяют соединительные замки типов ЗН, ЗШ и ЗУ. Они различаются между собой диаметром внутреннего проходного канала, наружным диаметром и размерами резьбы. У замка ЗН (нормальный) диаметр проходного канала значительно меньше внутреннего диаметра высаженной части бурильной трубы, у замка ЗШ (широкий) размеры диаметров канала и высаженной части трубы сбли­жаются. Замки ЗН и ЗШ используют преимущественно на трубах с высаженными внутрь концами, замки ЗУ — на трубах с высадкой наружу.

Для соединения бурильных труб ТБВК и ТБНК применяют замки ЗШК (с широким проходным каналом) и ЗУК (с увеличенным проходным каналом). Их замковая резьба имеет шаг 6,35 мм и конусность 2tg  = 1 : 6.

На бурильные трубы замки навинчивают в разогретом состоянии от руки. Замки нагревают в индукционных (иногда в муфельных) печах. Температура разогрева замков ЗН, ЗШ и ЗУ равна 380-430 °С, замков ЗШК и ЗУК - 400-450 ⁰С. При охлаждении навинченного замка резьба трубы обжимается и создается плотное соединение.

4.2.4. Легкосплавные бурильные трубы

Легкосплавные бурильные трубы (АБТ) по ГОСТ 23786-79 применяют при бурении с использованием забойных гидравлических двигателей. Низкая плотность материала - 2,78 г/см³ (у стали -7,85 г/см³) позволяет значительно облегчить бурильную колонну без потери необходимой прочности. Для изготовления трубных заготовок АБТ используется дюраль Д16 (сплав из системы «Алюминий - Медь –Магний») для повышения износостойкости упрочняемая термообработкой и получившая шифр Д16Т. Предел текучести Д16Т составляет 330 Mпa. Бурильные замки для АБТ изготовляют согласно ТУ 39-0147016-46-93 из стали марки 40ХН предел текучести 735 МПа) облегченной конструкции – ЗЛ. Применяются АБТ диаметром 114,129 и 147 мм. Предусмотрен выпуск АБТ беззамковой конструкции диаметром 146, 159 и 180 мм длиной 6,2м.

---

Кроме пониженной массы у АБТ есть ряд достоинств. Во-первых, наличие гладкой внутренней поверхности, что снижает гидравлические сопротивления примерно на 20% по сравнению со стальными бурильными трубами одинакового сечения. Чистота внутренней поверхности АБТ достигается прессованием при изготовлении. Во-вторых, диамагнитность, что позволяет зенитный yroл и азимут скважины замерять инклинометрами, спускаемыми в бурильную колонну.

Однако АБТ имеют и ряд недостатков: нельзя эксплуатировать БК при температурах выше 150⁰С, так как прочностные свойства Д16Т начинают снижаться. Недопустимо их эксплуатировать также в агрессивной среде.

4.2.5. Утяжеленные бурильные трубы

Для увеличения веса и жесткости БК в ее нижней части устанавливают УБТ, позволяющие при относительно небольшой длине создавать частью их веса необходимую нагрузку на долото.

В настоящее время наиболее широко используются следующие типы УБТ:

- горячекатанные (УБТ), изготавливаемые по ТУ 14-3-385-79;

- сбалансированные (УБТС), изготавливаемые по ТУ 51-744-77.

УБТ этих типов имеют аналогичную беззамковую (отсутствуют отдельные присоединительные концы) толстостенную конструкцию и поставляются в комплекте. Комплект УБТ имеет одну наддолотную трубу с двумя муфтовыми концами, а остальные - промежуточные (верхний конец муфтовая резьба, нижний -ниппельная). Горячекатанные УБТ выполняются гладкими по всей длине. На верхнем конце УБТС вьполняется конусная проточка для лучшего захвата клиньями при спуско-подъемных работах.

Горячекатанные УБТ используются преимущественно при бурении с забойными гидравлическими двигателями. Их изготовляют из сталей группы прочности Д и К (предел текучести 373 и 490 МПа) методом прокатки, что обуславливает их недостаточную прочность, особенно в резьбовых соединениях. Кроме того, они имеют значительные допуски на кривизну, разностенность и овальность. При вращении УБТ это приводит к биению БК и значительным усталостным перегрузкам.

Горячекатанные УБТ изготавливают диаметром 146, 178, 203 мм длиной соответственно 8, 12 и 12 м. Сбалансированные УБТ используют преимущественно при роторном способе бурения. УБТС, изготовляют из сталей марки 38ХНЗМФА (предел текучести 735 МПа) и 40ХН2MA (предел текучести 637 МПа). Канал у таких труб просверлен, что обеспечивает его прямолинейность, а наружная поверхность подвергнута механической обработке

---