Основные элементы бурильной колонны

Бурильная колонна, её назначение. Элементы бурильной колонны, их назначение

Бурильная колонна — связующее звено между долотом, находящимся на забое скважины, и буровым оборудованием, расположенным на поверхности.

Бурильная колонна предназначена для подвода энергии (механической, гидравлической, электрической к долоту), обеспечения подачи бурового раствора к забою, создания осевой грузки на долото, восприятия реактивного момента долот забойного двигателя.

Основные элементы, составляющие бурильную колонну, — ведущие трубы, бурильные трубы, бурильные замки, переводники, центраторы бурильной колонны, утяжеленные бурильные трубы.

Ведущие трубы предназначены для передачи вращения от ротора к бурильным трубам. Бурильные трубы составляют основную часть колонны. При роторном бурении колонна бурильных труб служит для передачи вращения долоту и для подачи бурового раствора к забою скважины.

Бурильные замки соединяют между собой отдельные бурильные трубы. Переводники предназначены для соединения элементов бурильных колонн, имеющих разные размеры или разнотипные резьбы, а также для присоединения подсобных и ловильных инструментов к бурильным трубам. Центраторы бурильной колонны служат для предупреждения искривления ствола скважины при бурении забойными двигателями. Утяжеленные бурильные трубы, устанавливаемые непосредственно над долотом или забойным двигателем, создают необходимую жесткость в нижней части бурильной колонны и обеспечивают нагрузку на долото в заданных пределах.

Конструкция элементов бурильной колонны

Трубы бурильные ведущие представляют собой толстостенную трубу, имеющую в сечении квадратную, шестигранную или крестообразную форму с концентрично расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода бурового раствора.

Наиболее распространены ведущие трубы с квадратным сечением. Шестигранные и крестообразные ведущие трубы применяются редко.

Ведущие трубы конструктивно выполняются в двух вариантах: сборными, составленными из трех деталей, и цельными.

Трубы бурильные ведущие (сборные), изготовляемые предпочтительно квадратного сечения, включают собственно трубу (штангу), верхний переводник (ПШВ) для соединения ведущей трубы с вертлюгом и нижний переводник (ПШН) для присоединения к бурильной колонне.

Свободный конец верхнего переводника для соединения с вертлюгом снабжен левой замковой резьбой; свободный конец нижнего переводника, предназначенный для соединения с бурильной колонной, имеет правую замковую резьбу.

Наиболее распространены ведущие трубы сборной конструкции вследствие простоты изготовления. Они выполняются в соответствии с ТУ 14-3-126-73 и нормалью Н 293-49 следующих размеров (по стороне квадрата): 65, 80, 115, 140 и 155 мм.

Наряду с ведущими трубами сборной конструкции промышленностью осваиваются цельнокатаные ведущие трубы. В этом случае конструкция предусматривает исключение резьбового соединения в местах присоединения верхнего и нижнего переводников с ведущей трубой.

Бурильные трубы. Бурильные трубы и соединительные муфты к ним изготовляются следующих размеров (условный наружный диаметр): 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и 168 мм с толщиной стенок от 7 до 11 мм.

В настоящее время существует несколько разновидностей бурильных труб, различающихся по конструктивному исполнению:

Трубы бурильные сборной конструкции с навинченными замками. Трубы этой конструкции изготавливаются двух видов (ГОСТ 631-75): трубы с высаженными внутрь концами и трубы с высаженными наружу концами. Бурильные трубы сборной конструкции с коническими блокирующими (стабилизирующими) поясками (ТБНК — трубы бурильные с высаженными наружу и ТБВК — трубы бурильные с высаженными внутрь концами), применяемые для уменьшения переменных напряжений в резьбовом соединении в опасном сечении по последнему витку резьбы труб. Иногда у стандартных бурильных труб вследствие безупорного резьбового соединения замка с трубой происходят усталостные поломки высаженных концов бурильных труб, особенно при роторном способе проводки скважин. В бурильных трубах с блокирующими (стабилизирующими) поясками за счет удлинения у замковых деталей цилиндр ческой выточки и обточки гладкого пояска на трубе вблизи резьбы достигает плотное сопряжение замка с трубой, навинчиваемого в горячем состоянии. Трубы бурильные с блокирующими поясками позволяют повысить предел выносливости по сравнению со стандартными трубами приблизительно на 40 %.

Трубы бурильные с приварными соединительными концами. Отличительная особенность этих труб — замена резьбы сваркой в местах соединения замка с трубой. Трубы между собой соединяются посредством крупной замковой резьбы. Трубы этой конструкции могут быть трех типов: ТБП — трубы бурильные с приваренными соединительными концами к трубной заготовке, не имеющей высаженных концов; ТБПВ — трубы бурильные с приваренными соединительными концами к трубной заготовке с высаженными наружу концами; ТБПВЭ — отличающиеся от труб ТБПВ конструкцией соединительных концов. Бурильные трубы типа ТБП применяют только в турбинном бурении, а типа ТБПВ — как в роторном, так и турбинном бурении. Трубы типа ТБПВЭ созданы для бурения скважин электробуром.

Трубы с высаженными наружу концами и нарезанной на них крупной (замковой) резьбой (беззамковые раструбные трубы), предназначенные для использования при бурении с погружными забойными двигателями и в роторном бурении.

Замки для бурильных труб предназначаются для соединения в колонну бурильных труб. Они состоят из двух деталей: замкового ниппеля с наружной резьбой и замковой муфты с внутренней крупной резьбой. Посредством таких резьб указанные детали соединяются между собой. Для соединения с бурильными трубами на замковых деталях нарезана мелкая трубная резьба.

Замки каждого типа изготавливаются с правой или левой замковой резьбой для соединения с бурильной трубой.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) предназначены для установки в нижнюю часть бурильной колонны с целью увеличения ее жесткости, большей устойчивости и передачи нагрузки на долото. Комплект утяжеленных труб состоит из одной наддолотной трубы, имеющей на обоих концах внутреннюю замковую резьбу, и промежуточных труб, снабженных на верхнем конце внутренней замковой резьбой, а на нижнем — наружной.

Переводники для колонны бурильного инструмента представляют собой разновидность соединительных элементов бурильной колонны. Применяют 5 основных типов переводников. Их подразделяют на 2 группы:

штанговые — для соединения трубы бурильной ведущй с вертлюгом и бурильными трубами;

промежуточные — для соединения других элементов колонны.

Материалы, применяемые для изготовления элементов колонны бурильного инструмента

Материалами для изготовления элементов колонны бурильного инструмента являются конструкционные среднеуглеродистые и легированные стали. При изготовлении все элементы бурильной колонны должны подвергаться термической обработке для улучшения свойств материалов.

В последние годы стали широко применяться облегченные бурильные трубы из специальных сплавов. Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ), предназначенные для турбинного и роторного бурения, изготовляют из алюминиевого сплава с внутрь высаженными концами. На ЛБТ навинчиваются замки облегченной конструкции.

Тема: Элементы бурильной колонны

Бурильная колонна является связующим звеном между долотом, находящимся на забое скважины, и буровым оборудованием, расположенным на поверхности. Она предназначена для подвода энергии (механической, гидравлической, электрической) к долоту, обеспечения подачи бурового раствора к забою, создания осевой нагрузки на долото, восприятия реактивного момента долота и забойного двигателя. Основные элементы, составляющие бурильную колонну, — ведущие трубы, бурильные трубы, бурильные замки, переводники, центраторы бурильной колонны, утяжеленные бурильные трубы.

Трубы бурильные ведущие.Ведущие трубы предназначены для передачи вращения от ротора к бурильным трубам. Они представляют собой толстостенную трубу, имеющую в сечении квадратную, шестигранную или крестообразную форму с концентрично расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода бурового раствора.

Наиболее распространены ведущие трубы с квадратным сечением. Шестигранные и крестообразные ведущие трубы применяются редко.

Бурильные трубы.Бурильные трубы составляют основную часть колонны. При роторном бурении колонна бурильных труб служит для передачи вращения долоту и подачи бурового раствора к забою скважины. Бурильные трубы и соединительные муфты к ним изготовляются следующих размеров (условный наружный диаметр): 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и 168 мм с толщиной стенок от 7 до 11 мм. В настоящее время существует несколько разновидностей бурильных труб, различающихся по конструктивному исполнению.

Для изготовления бурильных труб и соединительных муфт к ним применяется сталь определенной прочности

2. В целях упрочнения и исключения возможности усталостного разрушения трубы по трубной резьбе применяются бурильные трубы с высаженными внутрь и наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (ГОСТ 631 — 75). В практике бурения их называют соответственно ТБВК, ТБНК.

3. Трубы бурильные с приваренными соединительными концами между собой соединяются посредством крупной замковой резьбы (рис. 4.3). Отличительная особенность этих труб — замена резьбы сваркой в местах соединения замка с трубой.

4. Трубы бурильные с высаженными наружу концами и наре­занной на них крупной (замковой) резьбой (беззамковые рас­трубные трубы) предназначены для использования при бурении с погружными забойными двигателями и в роторном бурении.Для предохранения от коррозии наружную поверхность каж­дой трубы и муфты окрашивают. На каждой трубе на расстоянии 0,4…0,8 м от конца выбито клеймо, указывающее следующие дан­ные: марку стали, порядковый номер трубы, номер плавки, месяц и год выпуска, наружный диаметр трубы в дюймах, толщину стенки в миллиметрах, наименование или товарный знак завода-изгото­вителя, клеймо отдела технического контроля.

Замки для бурильных труб. Они предназначены для соединения в колонну бурильных труб, в зависимости от конструкции которых имеют разные типы. Бурильные замки соединяют между собой отдельные бурильные трубы.

Переводникипредназначены для соединения элементов бурильных колонн, имеющих разные размеры или разнотипные резьбы, а также присоединения подсобных и ловильных инструментов к бурильным трубам.

Центраторы бурильной колонны служат для предупреждения искривления ствола скважины при бурении забойными двигателями.

Утяжеленные бурильные трубы.УБТ предназначены для установки в нижнюю часть бурильной колонны с целью увеличения ее жесткости, большей устойчивости и передачи нагрузки на долото. Утяжеленные бурильные трубы, устанавливаемые непосредственно над долотом или забойным двигателем, создают необходимую нагрузку на долото в заданных пределах.

В настоящее время существуют несколько разновидностей УБТ, различающихся по исполнению.

1. Утяжеленные бурильные трубы сбалансированные УБТС2. Они изготовляются из хромоникельмолибденовых сталей и подвергаются термообработке только по концам. УБТС2 изготовляются в основном диаметрами 178, 203 и 229 мм.

2. Утяжеленные бурильные трубы горячекатаные. Выпускаются диаметрами 73, 89, 108, 146, 178, 203, 219 и 245 мм. Утяжеленные бурильные трубы (горячекатаные) рекомендуется применять при бурении скважин глубиной 2000…2500 м в несложных геологических условиях.

3. Утяжеленные бурильные трубы с замками УБТСЗ. Иногда при бурении скважин в целях повышения износостойкости резьбы и прочности резьбового соединения, а также облегчения ремонта применяют утяжеленные бурильные трубы с замками с коническими стабилизирующими поясками.

В настоящее время широко распространены бурильные трубы с высаженными внутрь концами. Эти трубы имеют большую толщину высаженного конца, чем тело трубы, и меньшее проходное сечение, в результате чего увеличивается сопротивление прокачиваемого раствора. Трубы с высаженными наружу концами имеют большую прочность высаженной части, чем трубы с высаженными внутрь концами. Внутреннее сечение этих труб не имеет «переходов» в замках, благодаря чему сопротивление прокачиваемой жидкости значительно меньше, чем в трубах с высаженными внутрь концами Иногда у стандартных бурильных труб вследствие безупорного резьбового соединения замка с трубой происходят усталостные поломки высаженных концов бурильных труб, особенно при роторном способе проводки скважин. В бурильных трубах с блокирующими (стабилизирующими) поясками за счет удлинения у замковых деталей цилиндрической выточки и обточки гладкого пояска на трубе вблизи резьбы достигается плотное сопряжение замка с трубой, навинченного в горячем состоянии. Трубы бурильные с блокирующими поясками позволяют повысить предел выносливости по сравнению со стандартными трубами приблизительно на 40 %.

Трубы этой конструкции могут быть трех типов: ТБП — трубы бурильные с приваренными соединительными концами к трубной заготов­ке, не имеющей высаженных концов; ТБПВ — трубы бурильные с приваренными соединительными концами к трубной заготов­ке с высаженными наружу концами; ТБПВЭ отличаются от труб ТБПВ конструкцией соединительных концов. Бурильные трубы типа ТПБ применяются только в турбинном бурении, а типа ТБПВ как в роторном, так и турбинном бурении. Трубы типа ТБПВЭ созданы для бурения скважин электробуром.

(ОТК). Рядом с клеймом эти же данные нанесены светлой краской. Трубы с левой резьбой имеют посредине широкий поясок, нанесенный светлой краской с надписью «левая». Резьба труб и муфт предохранена кольцами от повреждения.

Таблица 4.1

Основные элементы бурильной колонны.

1- вертлюг

2- переводник вертлюга

3- верхний переводник бурильной трубы

4- ведущая труба

5- нижний переводник ведущей трубы

6- предохранительные переводник

7- муфта бурильного замка

8- бурильные трубы

9- ниппель

10- муфта

11, 14- переводники

12, 13- утяжеленные бурильные трубы

Бурильная колонна состоит из:

Ø ведущей трубы;

Ø бурильных труб;

Ø утяжеленных бурильных труб;

Ø вспомогательных элементов

Основные отличительные признаки турбобуров и винтовых забойных двигателей.

Турбинное бурение. Турбобуры – гидравлическая турбина, приводящаяся возвращение с помощью нагнетаемой в скважину жидкости. Устанавливают над породоразрушающим инструментом. Поток промывочной жидкости подается на первую ступень турбобура через бурильную колонну. Жидкость приобретает направление. Потоки жидкости поступают на лопатки ротора под заданным углом и осуществляет силовое воздействие на ротор и возникновение силы, которая пытается повернуть ротор.

Винтовой забойный двигатель – разновидность забойного двигателя, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию, используя винтовой механизм.

Буровые жидкости

Функции буровых растворов

1.Удаление выбуренной породы

2.Охлаждение и очистка долота.

3.Уменьшение трения м/у бур. колонной и стен­ками скважины.

4.Поддержание устойчивости необсаженных интервалов в стволе скважины.

5.Предотвращение притока флюидов (нефти, газа или воды) из разбуриваемых проницаемых пород.

6.Образование тонкой фильтрационной корки низкой про­ницаемости, которая перекрывает отверстия в разбуриваемых породах.

7.Создание условий для сбора и интерпретации информа­ции, которую можно получить при анализе бурового шлама, кернов и кривых электрокаротажа.

Связь свойств буровых растворов с их поведением в скважине

Плотность

Для того чтобы предотвратить приток пласт. флюидов в скважину н образовать на стенках ее ствола тонкую фильтр. корку низкой проницаемости, давление столба БР должно превышать поровое как min на 1.4 МПа.

Сохранение бур. шлама в растворе во взвешенном состоянии улучшается с ↗ ρБР

НО! 1) чрезмерная плотность БР может привести к гидроразрыву пласта.

2) снижение ско­рости проходки

3) повышается стоимость бурового раствора.

Размер, форма и коллоидные свойства частиц

Реол. и фильтрац. св-ва БР зависят от размера, формы и молекулярного строения взве­шенных в нем частиц. По размеру эти частицы удобно разде­лить на три группы:


1) коллоиды (0,05 до 1 мкм), придающие раствору вязкостные н фильтр-е св-ва;

2) илы и барит (1 до 50 мкм), обеспечивающие необходимую плот­ность БР

3) песок размером от 50 до -120 мкм, который, закупоривает круп­ные отверстия в пористых пластах, но абразивен.

Реологические свойства

От этих свойств зависит удаление бурового шлама. Неудовлетвори­тельные реологические свойства могут привести к таким серьез­ным осложнениям, как образование пробок в стволе скважины, забивание шламом призабойной зоны ствола, снижение меха­нической скорости бурения, размыв стенок ствола, прихват бурильной колонны, поглощение бурового раствора и даже выброс. Поведение бурового раствора зависит от режима его те­чения. Известны два режима течения, ламинарный режим, который преобладает при низких скоростях течения и определяется вяз­костными свойствами жидкости, и турбулентный режим, который зависит от инерционных свойств жидкости (вязкость на него влияет лишь косвенно).

Фильтрационные свойства

Способность изолир-ть прони­ц-е пласты путем образ-я тон­кой фильтрац-й корки.

Для образования корки необходимо, чтобы БР содержал частицы, размер которых чуть меньше размера поровых отверстий в пласте.

Водородный показатель

Относительную кислотность или щелочность жидкости удобно выражать с помощью водородного показателя (pH).

Необходимость регулирования рН:

· можно выявлять и удалять вредные примеси

· сохранение свойств растворов,

· замедление коррозии

· эффективное исполь­зование понизителей вязкости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *