Файл: Учебное пособие по курсу Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. (Первая часть). Ученое пособие. М. изд. Рггру, 2007.doc

5. Выбор и расчет бурильной колонны.
5.1. Выбор элементов бурильной колонны
Бурильная колонна состоит из следующих элементов: утяжеленных бурильных труб (УБТ), стальных (СБТ) или легкосплавных бурильных труб (ЛБТ), ведущей бурильной трубы, резьбовых переводников, центраторов и калибраторов.

Бурильные колонны бывают следующими:

одноразмерными (или одноступенчатыми), составленными из бурильных труб одного и того же наружного диаметра;

многоразмерными (многоступенчатыми), составленными из труб различных наружных диаметров (двух-, трех- или четырехразмерными);

Нижний участок бурильной колонны составляют из УБТ, устанавливаемых непосредственно над долотом или забойным двигателем.

Колонна бурильных труб при бурении скважины подвергается воздействию различных статических и динамических нагрузок. При бурении с помощью забойных двигателей (турбобуров, электробуров, объемных двигателей) на колонну бурильных труб действуют следующие нагрузки: осевая сила растяжения от собственного веса колонны и перепада давления в забойном двигателе; осевая сила сжатия, создаваемая весом части колонны; момент, прикладываемый к колонне для периодического проворачивания ее и др.

При роторном бурении на колонну бурильных труб кроме осевых сил растяжения и сжатия действуют еще и дополнительные нагрузки: за счет изгибающего момента от действия центробежных сил при вращении колонн; за счет крутящего момента, необходимого для непрерывного вращения колонны и др. Изгибающие напряжения в колонне носят переменный характер и зависят от осевой нагрузки, частоты вращения, диаметра труб и скважины, кривизны ее ствола и др. Под действием крутящего момента возникают касательные напряжения, которые в колонне бурильных труб возрастают от забоя к устью скважины.

Бурильные стальные трубы с навинченными замками (ГОСТ 631-75) изготавливаются из сталей групп прочности Д, К, Е, Л и М, замки – из стали 40 ХН.

Бурильные стальные трубы с высаженными концами и приваренными к ним замками (ГОСТ 50278-92 и ТУ 14-3-1571-88) изготавливаются из сталей групп прочности Д, Е, Л и М, замки – из стали 40ХМФА.

Стали всех групп прочности имеют следующие основные механические свойства по ГОСТ 1497-84:

---

Предел текучести физический(нижний предел текучести) .

наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающего усилия,

Временное сопротивление (предел прочности) - напряжение,

соответствующее наибольшему усилию Pmax, предшествующему разрыву образца.

Все группы прочности стали можно охарактеризовать следующими усредненными показателями:

Группа прочности Д К Е Л М Р Т

Предел текучести, МПА 380 500 550 650 750 900 1000

Временное сопротивление

(предел прочности при растяжении), МПА

650 700 750 800 900 1000 1100
Трубы диаметром 60-102 мм имеют длину 6,8 и 11,5, а диаметром 114-168 мм – 11,5 м.

Трубы бурильные (ТБ) выпускаются следующих типов:

• 
  В – с высаженными внутрь концами и навинченными замками;
  
• 
  Н – с высаженными наружу концами и навинченными замками;
  
• 
  ВК – с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками;
  
• 
  НК – с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками;
  
• 
  ПК – с комбинированной высадкой замков (внутрь и наружу) и приваренными замками;
  
• 
  ПВ – с внутренней высадкой и приваренными замками;
  
• 
  ПН – с наружной высадкой и приваренными замками;
  
• 
  С – с высаженными внутрь концами и блокирующими замками.
  

Л – легкосплавные бурильные трубы из сплава Д 16 Т.

Кроме того, бурильные трубы бывают обычной и повышенной (П) точности изготовления.

Бурильные трубы типов В и Н имеют обычную трубную резьбу треугольного профиля. На трубах типов ВК и НК нарезается трапецеидальная резьба.

Для соединения бурильных труб применяются муфты и замки. Замки бывают следующих типов: ЗН – с нормальным проходным отверстием; ЗШ – с широким проходным отверстием; ЗУ – с увеличенным проходным отверстием.

Размеры и масса стальных бурильных труб (СБТ) и легкосплавных бурильных труб (ЛБТ), а также муфт и замков к ним приведены в табл. 5.1 – 5.6.

Для бурения неглубоких вертикальных скважин роторным способом рекомендуется использовать трубы типа ТБВ, ТБН, ТБВК и ТБПВ; для бурения глубоких скважин в осложненных условиях – трубы типа ТБВК, ТБНК, ТБС и ТБПВ; для бурения вертикальных скважин с использованием забойных двигателей – трубы типа ТБН, ТБНК и ТБПВ; для бурения наклонно направленных скважин с использованием забойных двигателей – трубы типа ТБНК, ТБПВ и ЛБТ.

---

Наддолотный комплект, обычно принимаемый длиной 500 м, устанавливается над УБТ и составляется из бурильных труб типа ТБПВ, ТБНК, ТБС, ТБПВ группы прочности Д с максимальной толщиной стенки.

Размеры и масса ведущих труб сборной конструкции квадратного сечения приведены в табл. 5.7 (изготовляются из стали групп прочности Д и К, переводники из стали 40ХН).

---

Таблица 5.1

Размеры, масса и жесткость стальных бурильных труб

Труба			Муфта			Масса, кг			Жесткость, кН·м2
Диаметр, мм		тол-щина стен-ки, мм	наруж-ный диа-метр, мм	дли-на, мм		1 м глад-кой тру-бы	двух выса-док	муф-ты	при изги-бе EJ	при сдви-ге GJ0
наруж-ный	внут-рен-ний
Бурильные трубы с высаженными внутрь концами
60,3 73 89 101,6 114,3 127 139,7 168,3 60,3 73	46,3 42,3 59 55 51 75 71 67 87,6 85,6 83,6 81,6 100,3 98,3 96,3 94,3 92,3 113 111 109 107 123,7 121,7 119,7 117,7 150,3 148,3 46,3 42,3 59 55 51	7 9 7 9 11 7 9 11 7 8 9 10 7 8 9 10 11 7 8 9 10 8 9 10 11 9 10 7 9 7 9 11	80 95 108 127 140 152 171 197 86 105	140 166 166 184 204 204 215 229 140 165	9,15 11,3 11,4 14,2 16,8 14,2 17,8 21,2 16,4 18,5 20,4 22,4 18,5 20,9 23,3 25,7 28,0 20,7 23,5 26,2 28,9 26 29 32 35 35,3 39,0 9,15 11.3 11,4 14,2 16,8		1,5 2,0 3,2 5,0 6,0 6,5 7,5 9,5 1,5 2,5	2,7 4,2 4,4 7,0 9,0 10,0 14 16,7 2,7 4,7	89 103 168 198 223 320 385 439 491 545 595 641 716 797 872 944 1011 1000 1116 1226 1330 1512 1664 1909 1947 3008 3283 89 103 168 198 223	68 78 128 151 170 244 293 334 374 415 453 488 546 607 664 719 770 762 850 934 1013 1152 1268 1378 1483 2292 2501 68 78 128 151 170
Бурильные трубы с высаженными наружу концами
89 101,6 114,3	75 71 67 85,6 83,6 81,6 98,3 96,3 94,3 92,3	7 9 11 8 9 10 8 9 10 11	118 140 152	165 204 204	14,2 17,8 21,2 18,5 20,4 22,4 20,9 23,3 25,7 28,0		3,5 4,5 5,0	5,2 9,0 11,0	320 385 439 545 595 641 797 872 944 1011	244 293 334 415 453 488 607 664 719 770

---

Продолжение табл. 5.1

Труба			Муфта		Масса, кг			Жесткость, кН·м2
Диаметр, мм		тол-щина стен-ки, мм	наруж-ный диа-метр, мм	дли-на, мм	1 м глад-кой тру-бы	двух выса-док	муфты	при изги-бе EJ	при сдви-ге GJ0
наружный	внут-рен-ний
139,7	123,7 121,7 117,7	8 9 11	185	215	26,0 29,0 35,0	7,0	15,0	1512 1664 1947	1152 1268 1483

---