Конструкція свердловини та бурильної колони (стр. 3 из 5)

Умови роботи бурильноїколони залежать від вельми різноманітних чинників, найбільш істотні з яких наступні:величина і характер навантажень, що діють; їх поєднання визначає складний напружений стан матеріалу труб (деякі з навантажень, що діють, не піддаються визначенню з достатньою точністю);наявність місць концентрації напруги (різьбове з'єднання; зчленовування елементів бурильної колони різної жорсткості, наприклад замку з бурильною трубою, бурильної труби з УБТ і тому подібне);корозійна дія середовища, в якому знаходиться бурильна колона (рН середовища, електричний потенціал, шкідливі домішки в буровому розчині, температура); корозійну дію вабить погіршення міцності показників матеріалу труб і інших елементів бурильної колони;абразивна дія на бурильну колону стінок свердловини і твердих частинок, що знаходяться в циркулюючому буровому розчині; воно приводить до зносу елементів бурильної колони і відповідно до зміни їх конструкційних розмірів, що, у свою чергу, обумовлює зростання напруги при незмінному навантаженні, що діє;виникнення коливальних процесів і резонансних явищ в бурильній колоні. Величини і характер навантажень, що діють на колону, залежать від способу буріння, траєкторії і стану свердловини, вживаних режимів буріння, технічного стану наземного устаткування, оснащеності його засобами механізації, автоматизації і контролю, а також від кваліфікації бурового персоналу. В процесі буріння бурильна колона піддається дії статичних, динамічних і змінних (у тому число циклічниих) навантажень. Характер навантажень, що діють, і їх розподіл по колоні в значній мірі визначаються способом буріння. Крім того, в процесі буріння виникають крутильні коливання бурильної колони і по ній проходять пружні хвилі. Як показане П.В. Баліцким, до основних чинників, що викликають появу пружних хвиль в колоні, можна віднести перекочування шарошок долота з одного опорного зубця на іншій, роботу шарошок на амообразному забої і нерівномірність подачі рідини буровими насосами. Як додаткові чинники розглядаються короткочасні перевантаження долота в результаті нерівномірної подачі бурильної колони у міру проходки стовбура, неоднорідність розбурюваних порід і ін. Частота вимушених коливань бурильної колони залежить від джерела обурюючої сили: від перекочування шарошки із зубця на зубець виникають пружні хвилі з основною частотою близько 100—150 Гц, від перекочування по вибоїнах забою з частотою 15 - 50 Гц, від роботи бурового насоса - 0,9 - 1,0 Гц. Вплив пульсації промивальної рідини на характер подовжніх коливань бурильної колони наголошується і в працях А.Е. Сарояна. За його даними, амплітуда подовжніх низькочастотних коливань може досягати 5 - 10 мм.

В результаті накладень крутильних коливань момент, що крутить, в бурильній колоні стає змінним. За даними забійних вимірювань, зміна його величини складає до 15 - 30% від середнього значення, а кутова амплітуда коливань низу бурильної колони може складати ± (5—10)°. Основна частота крутильних коливань рівна 5 -15 Гц.

Коливальні процеси в бурильній колоні можуть бути сталими або несталими залежно від характеру обурюючої сили (періодичний або випадковий).

На амплітуду і частоту коливань істотно впливають матеріал, з якого виготовлені бурильні труби, демпфуюче дію рідини, що заповнює свердловину, і сила тертя колони об стінки свердловини. За даними Тюменського індустріального інституту, при довжині колони 1280—1480 м амплітуда подовжніх коливань легкосплавових труб в 2 - 6 разів менша, ніж сталевих в аналогічних умовах.

Коли приступають до вибору бурильних труб і проектування бурильної колони для конкретної свердловини, зі всього різноманіття навантажень виділяють найбільш значні по величині і найбільш небезпечні і їх приймають за розрахункових. Дія інших, другорядних навантажень враховують поправочними коефіцієнтами або коефіцієн-тами запасу міцності.

2.3 Конструкція і характеристика ведучої труби, бурової труби, обважненої труби

КОНСТРУКЦІЯ І ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕДУЧОЇ ТРУБИ

Ведучі труби мають квадратний, шестигранний або хрестоподібний профіль з концентрично розташованим круглим або квадратним отвором для проходу промивального розчину. Завдяки гранованій поверхні полегшується взаємодія ведучої труби і ротора і забезпечується осьове переміщення бурильної колони в процесі буріння свердловини. На кінцях ведучих труб нарізається ліва і права зовнішні конічні різьблення трикутного профілю. Ліве конічне різьблення використовується для того, щоб нагвинчувати верхній перевідника ПНІВ, що сполучає ведучу трубу з вертлюгом. Праве конічне різьблення використовується для нижнього перевідника ПТИН, що сполучає ведучу трубу з бурильною колоною. Для забезпечення можливості нарощування бурильної колони ведуча труба по довжині повинна бути більше бурильної труби.

Основні технічні дані ведучих труб, що виготовляються згідно ТУ.

Ведучі труби виготовляють із сталі груп міцності Д і К, перевідники — із сталі марки 40ХН (ГОСТ 4543—71) або із сталі марки 45 (ГОСТ 1050—74).

Крім вказаних застосовуються ведучі труби із стороною квадрата 65 і 80 мм, що мають висаджені кінці, на яких нарізаються внутрішнє конічне ліве і праве різьблення для перевідників до вертлюга і бурильної труби. Ведучі труби цієї конструкції, звані двохрозтрубними, виготовляють шляхом витяжки (редукування) з круглої товстостінної труби і відрізняються тим, що мають квадратний прохідний перетин.

Ведучі труби типу ТГВКП діаметрами 112, 140 і 155 мм мають конічні стабілізуючі поясочки і перевідники на трапецеїдальному різьбленні (ТУ 39-01-04-392—78), виготовляються з гарячекатаної термообробленої труби . Труби типу ТВКП вигідно відрізняються від труб з висадженими кінцями технологією виготовлення і втомною міцністю різьбових з'єднань.

БУРИЛЬНІ ТРУБИ

Бурильна труба є безшовним виробом кіль-цевого перетину, отрима-ним плющенням. Між собою труби з'єднуються за допомогою бурильних замків, що складаються з ніпеля і муфти, які приєднуються до кінців бурильної труби за допомогою різьблення або зварки. Вільні кінці ніпеля і муфти бурильних замків забезпечені крупним конічним різьбленням, завдяки якому скорочується тривалість збірки і розбирання бурильної колони при спуско - підйомних операціях.

Для попереднього з'єднання коротких труб використовуються сполучні муфти.

Особливість бурильних труб — наявність висаджених кінців. Унаслідок висадки збільшується поперечний перетин кінцевих ділянок, що дозволяє ослабити вплив різьблення, концентрації напруги, що є джерелом, на втомну міцність бурильної труби.

Бурильні труби виготовляють по ГОСТ 631—75, в якому регламентовані їх сортамент, технічні вимоги, правила приймання, методи випробування і маркіровка їх. Згідно ГОСТ 631—75, бурильні труби виготовляють чотирьох типів:

1-з висадженими всередину кінцями і муфтами до них;

2- з висадженими назовні кінцями і муфтами до них;

3-з висадженими всередину кінцями і конічними стабілізуючими поясочками;

4-з висадженими назовні кінцями і конічними стабілізуючими поясочками.

Мал 3

Труби 3-го і 4-го типів володіють підвищеною міцністю і герметичністю, яку забезпечують внутрішні упорні торці, конічний стабілізуючий поясочок ущільнювача і гладка ділянка труби за різьбленням, що сприймають знакозмінні навантаження, що вигинають.

Висаджені кінці труб 3-го і 4-го типів на 15 % довше за труби 1-го і 2-го типів. Довжина труби визначається відстанню між її торцями, а за наявності муфти, що нагвинчує, — відстанню від вільного торця муфти до останньої риски різьблення протилежного кінця труби.

Бурильні труби умовним діаметром від 60 до 102 мм виготовляють завдовжки 6; 8 і 11,5 м, умовним діаметром від 114 до 168 мм — завдовжки 11,5 м. У партії допускається до 25 % труб завдовжки 8 м і до 8 % завдовжки 6 м. Товщина стінки труби змінюється за рахунок її внутрішнього діаметру, що дозволяє обмежити номенклатуру ключів і інструменту для захоплення і утримання труб. По граничних відхиленнях розмірів бурильні труби 1-го і 2-го типів підрозділяються на труби звичайної і підвищеної точності виготовлення. Умовне позначення бурильних труб включає вид висадки (У — тип 1 і Н — тип 2); точність виготовлення.

Мал. 4 - Заміси для бурильних труб: 1 — ніпель; 2 — муфта.

П — підвищена точність виготовлення; букву Д — для труб типів 3 і 4; умовний діаметр труби; товщину стінки; групу міцності; позначення стандарту. Наприклад, бурильна труба 1-го типу підвищеної точності виготовлення, умовним діаметром 114 мм, з товщиною стінки 9 мм, із сталі групи міцності Д: труба ВП-114 X 9-Д ГОСТ 631—75.

Бурильні труби з привареними сполучними кінцями із зовнішньою висадкою ТБПВ.

Для бурильних труб з висадженими кінцями виготовляють замки трьох типів що відрізняються гідравлічними і міцностними характеристиками: ЗН — замок з нормальним прохідним отвором; ЗШ — замок з широким прохідним отвором; ЗУ — замок із збільшеним прохідним отвором.

Найбільш поширені замки типу ЗШ. Замки ЗУ використовуються в бурильних трубах з висадженими назовні кінцями. Для бурильних труб 3-го і 4-го типів використовуються замки ЗШК, і ЗУК, що відрізняються від ЗШ і ЗУ конічним розточуванням з боку різьблення для з'єднання ніпеля і муфти замку з бурильною трубою. Замки кріплять на бурильних трубах гарячим способом (нагріваючи до 400—450 °С) з натягом по різьбленню і стабілізуючому поясочку.

З інших різновидів найбільш перспективні бурильні труби ТБПВ з привареними сполучними кінцями. На відміну від труб, що випус-каються по ГОСТ 631—75, замки з цими трубами з'єднуються контактною зваркою. Труби з привареними кінцями володіють сприятливішою гідравлічною характеристикою. Міцність зварного шва після нормалізації і обкатки роликами досягає міцності тіла труби. Зсув осі сполучних кінців щодо осі труби не повинно перевищувати 0,75 мм, а перекіс осей — не більше 3,5 мм на 1 м. не на різьбленні.