Состав и назначение бурильной колонны

Бурильная колонна (далее БК) соединяет долото (или забойный двигатель и долото) с наземным оборудованием (вертлюгом).

БК предназначена для следующих целей:

· передачи вращения от ротора к долоту;

· восприятия реактивного момента забойного двигателя;

· подвода бурового раствора к ПРИ и забою скважины;

· создания нагрузки на долото;

· подъема и спуска долота;

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

БК состоит (рис.21) из свинченных друг с другом ведущей трубы 4, бурильных труб 8 и утяжеленных бурильных труб (УБТ) 12 и 13. Верхняя часть БК, 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 бурильными замками, состоящими из муфты 7 бурильного замка и его ниппеля 9 или соединительными муфтами 10. УБТ 12 и 13 свинчиваются друг с другом непосредственно. Верхняя УБТ присоединяется к бурильной трубе с помощью переводника 11, а нижняя привинчивается через переводник 14 к долоту (при роторном бурении) или к забойному двигателю с долотом.

Кроме названных выше элементов в компоновку БК могут включаться калибраторы, центраторы, стабилизаторы, расширители, промежуточные опоры для УБТ, обратные клапаны, фильтры, шламометаллоуловители, амортизаторы, протекторные кольца, средства наклонно-направленного бурения, керноприемные устройства и другое специальное оборудование.

5.2. 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 4 с просверленным каналом, верхнего штангового переводника (ПШВ) 3 с левосторонней резьбой и нижнего штангового переводника (ПШН) 5 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.

По 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.

5.2.2. 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 3,175мм. Угол при вершине профиля резьбы 60°. Полная конусность резьбы 2 tgj = 1:16, где j = 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 j = 1:32, где j= 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 Мпа) 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).