Конструкція свердловини та бурильної колони (стр. 2 из 5)
Мал. 1 - Загальний вид бурової установки:1- приймальна ємкість; 2 - бурові насоси; 3 - нагнітальна лінія; 4 -силовий блок; 5 - буровий рукав; 6 - вертлюг; 7 - лебідка; 8 - провідна труба; 9 - індикатор ваги; 10 - машинні ключі; 11 - стояк; 12 - ключ Акб-зм2; 13-свічник; 14 - ротор; 15 - превентор; 16 - ручний привід превентора; 17 - трубний стелаж; 18 - вихід розчину в жолоб.
Для полегшення опускання, цементування обсадних колон і підвищення якості цих робіт обсадні колони обладнуються напрямними башмаками, різними клапанами, з'єднувальними і роз'єднувальними пристроями, турбулізаторами цементного розчину, пакерами, центраторами і скреб-ками. При багатоступінчастому цементуванні до складу обсадної колони вводять цементувальні муфти. За кількістю обсадних колон, які опускають у стовбур бурової свердловини після кондукторної, розрізняють одно-, дво-, три- і багатоколонні конструкції свердловин; за видом обладнання привибійної зони –бурової свердловини з обсадженою і необсадженою привибійною зоною. Конструкція з обсадженою привибійною зоною може бути отримана або в разі опускання в неї суцільної експлуатаційної колони з наступним її цементуванням і перфоруванням колони, цементного каменю і продуктивного пласта, або опусканням у неї експлуатаційної колони з хвостовою секцією, яка має круглі або щілиноподібні отвори, розміщені напроти продуктивного пласта. Конструкція газових свердловин відрізняється більшою герметичністю обсадних колон, яка досягається застосуванням обсадних труб із спеціальними з'єднинами і мастилами для них, підніманням цементного розчину за всіма колонами до гирла бурової свердловини і т.д. Гирло видобувних нафтових і газових свердловин обладнують спеціальною арматурою. Конструкція бурової свердловини, призначеної для пошуку і розвідки родовищ твердих корисних копалин значно простіша. Напрямна частина таких бурових свердловин має довжину декілька метрів і закріплюється напрямною трубою, кондукторна частина має довжину 30-150 м. Далі стовбур бурять з повним відбиранням керна, а закріплення нестійких порід здійснюють сумішами, які швидко тверднуть, обертального буріння:
Труби з потовщеними кінцями з'єднують між собою без муфт.
Для цього зовнішню поверхню нормального і внутрішню поверхню потовщеного кінця обробляють на конус і на конічних поверхнях нарізають різьби спеціального профілю з конусністю 1:16. Труби з'єднують згвинчуванням труба в трубу.
Стандартом передбачений випуск п'яти різновидностей з'єднань обсадних труб:
1. з короткою трикутною різьбою;
2. з подовженою трикутною різьбою;
3. з трапецієподібною різьбою (ОТТМ);
2.2 Призначення та конструкція бурильної колони та її елементів
Під терміном бурильна колона прийнято розуміти безперервну багатоланкову систему інструментів між вертлюгом на поверхні і долотом на забої свердловини. Останнім часом деякі фахівці до складу бурильної колони включають також долото і забійний двигун і виділяють колону бурильних труб як частину бурильної колони, що складається з бурильних труб.
Бурильна колона - невід'ємна частина технічного оснащення обертального буріння.
Вона служить для передачі потужності від поверхневого приводу до долота і повідомлення йому обертального руху, створення навантаження на долото, виконання спуско-піднімальних операцій, формування каналу, що дозволяє подавати циркуляційний агент до забою, для сприйняття реактивного моменту при роботі забійного двигуна, проведення досліджень свердловин і виконання різного роду робіт по ліквідації аварій в свердловині (звільнення і витягання прихопленого інструменту, підйом металевих предметів, що залишилися на забої, і так далі).
Бурильну колону використовують при секційному спуску обсадних колон. У цей перелік можуть входити і специфічні функції, залежні від способу буріння і стану стовбура свердловини. Так, при бурінні з електробуром бурильна колона служить каналом, в якому закріплюється кабельний струмопідвід, при деяких способах гідравлічного транспортування керна по бурильній колоні його піднімають на поверхню і так далі.
У багатоланковій конструкції бурильної колони виділяють основні і допоміжні елементи (інструменти). До основних відносять провідну трубу, бурильні труби з приєднувальними замками, бурильні труби, що обважнюють (УБТ). Допоміжні елементи - це перевідники різного призначення, протектори, центратори, стабілізатори, калібратори, наддолотні амортизатори.
Мал. 2 - Конструкція бурильної колони: 1 – верхній перевідник провідної труби; 2 – провідна труба; 3 – нижній перевідник провідної труби; 4 - запобіжний перевідник провідної труби; 5 - муфта замку, 6 - ніпель замку; 7 - бурильні труби; 8 - протектор; 9 перевідник на бурильні труби, що обважнюють (УБТ); 10 – УБТ; 11 – центратор; 12 – наддолотний амортизатор; 13 – каліб-ратор.
Допоміжними є елементи технологічного оснащення бурильної колони (наприклад, перепускні і зворотні клапани, запобіжні перевідники, шламометалоуловлювачі і ін.).
У разі застосування забійного двигуна його приєднують до нижнього кінця бурильної колони. Виходячи з цього умови довжину УБТ визначають по формули:
де LУБТ - довжина УБТ, м; РА - навантаження на долото, Н; ц - маса 1 м УБТ, кг; рж - щільність промивальної рідини, кг/м3; рст - щільність матеріалу УБТ, кг/м3; g - прискорення вільного падіння, м/с2.
У місці з'єднання бурильних труб з УБТ співвідношення їх діаметрів повинне бути не менше 0,75. Якщо умова не дотримується, то щоб уникнути концентрації напруги включають декілька УБТ меншого діаметру.
ДОПОМІЖНІ ЕЛЕМЕНТИ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ
Перевідник має індивідуальне призначення і служить для з'єднання в бурильній колоні основних і допоміжних елементів з різьбленням різного профілю, з однойменними різьбовими кінцями (різьблення ніпельне - ніпельна, муфтова муфтова), для під'єднування забійного двигуна і тому подібне Перевідники випускають по ГОСТ 736082. За призначенням вонипідрозділяються на перехідних (П), муфтових (М) і ніпельних (Н). У перевідниках нарізують замкове конічне різьблення по ГОСТ 5286 - 75.
Протектор призначений для оберігання бурильних труб і сполучних замків від поверхневого зносу, а також обсадної колони від протирання при переміщенні в ній бурильних труб. Зазвичай застосовують протектори з щільною посадкою, що є гумовим кільцем, надітим на бурильну колону над замком. Зовнішній діаметр протектора перевищує діаметр замку.
Центратор є опорно-центруючий елемент, який створює проміжну опору бурильної колони об стінки свердловини для зменшення прогинання КНБК. Центратор включають в конструкцію низу, що обважнює, і між секціями забійного двигуна. Місце установки центратора визначають розрахунковим шляхом або по заздалегідь розрахованих таблицях.
Ефективність застосування центратора знижується у міру зносу його зовнішньої контактної поверхні. Допустимий знос центратора по діаметру не перевищує 2 - 3 мм.
Стабілізатор – опорно - центруючий елемент для збереження жорсткої співісної бурильної колони в стовбурі свердловини впродовж деякого, найбільш відповідальної ділянки. Від центратора він відрізняється великим подовжнім розміром (зазвичай його довжина в 20 ЗО разів перевищує діаметр). Як стабілізатор використовують квадратну провідну трубу з армованими твердим сплавом ребрами, пружні стабілізатори типу СУ по ТУ 39-066 - 74 і тому подібне Нерідко стабілізатор замінюють компоновкою УБТ з декількома близько встановленими центраторами.
Калібратор різновид породорозбивного інструменту для обробки стінок свердловини і збереження номінального діаметру стовбура свердловини у разі зносу долота. У бурильній колоні калібратор розміщують безпосередньо над долотом. Він одночасно виконує роль центратора і покращує умови роботи долота. По озброєнню калібратори підрозділяються на шарошечньїе, лопатеві (твердосплавні) і діамантові.
Наддолотний амортизатор (забійний демпфер) встановлюють в бурильній колоні між долотом і УБТ для гасіння високочастотних коливань, що виникають при роботі долота на забої свердловини. Зниження вібраційних навантажень приводить до збільшення ресурсу роботи бурильної колони, підвищенню стійкості долота і дозволяє підтримувати режим буріння.
Демпфуючі пристрої класифікують по енергоємності і демпфуючій здатності. Енергоємність визначається найбільшою кількістю потенційної енергії, яку здатний акумулювати пружний елемент демпфера. Під демпфуючою здатністю розуміється частка необоротно поглиненої енергії. Деякі сорти технічної гуми за цикл можуть поглинати 40 - 70 % енергії.
За принципом дії і конструкції виділяють демпфуючі пристрої двох типів: амортизатори-демпфери механічної дії, що включають пружні елементи (сталева пружина, гумові кільця або кулі, інші елементи); вібропогасники-демпфери гідравлічної або гідромеханічної дії (поглиначі гідравлічних ударів, гідроакустичні пастки і ін.).
Є досвід використання секції ЛБТ, введеної в КНБК, як широкосмугового виброгасителя. Для гасіння вібрацій відстань від нижнього кінця секції до долота повинна відповідати одній третині довжини хвилі.
До складу бурильної колони можуть включатися: шламомета-лоуловлювачі для захоплення шматків металу і частинок шламу в призабій-ній частині стовбура свердловини, допоміжні елементи для полегшення роз'єднання бурильної колони в нижній частині у разі аварії, інструменти для виконання додаткових видів робіт (відбір проб, виміри по траєкторії свердловини, управління траєкторією і тому подібне).
УМОВИ РОБОТИ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ В СВЕРДЛОВИНІ