Бурильная колонна для ГЛ-10.. 4. бурильная колонна назначение и состав бурильной колонны
 Скачать 0.83 Mb.
|
|
4.4.2. Бурильные трубы для электробурения Для электробурения применяются бурильные трубы с приваренными по их наружной высадке замками и вмонтированными по оси кабельными секциями, являющимися токоподводом для питания электробура [15]. Они изготовляются из стали групп прочности Д, К, Е длиной 12 м. Их основные характеристики приведены в табл. 4.5. Таблица 4.5 - Основные характеристики труб для электробурения
4.4.3 .Легкосплавные бурильные трубы С увеличением глубины бурения появилась необходимость в создании легкосплавных бурильных труб (ЛБТ). Иногда в технической литературе эти трубы упоминаются под несколько неудачным названием «алюминиевые бурильные трубы» (АБТ) [1]. ЛБТ изготовляются из сплава алюминия, имеющего кратно меньшую плотность в сравнении со стальными трубами и имеют почти 3 раза меньший вес в воздухе. Это отношение становится еще больше в среде бурового раствора и увеличивается с увеличением его плотности. Поэтому предельная глубина их спуска в 3-4 раза больше, чем стальных труб. В нашей стране ЛБТ впервые появились в 70 – х годах прошлого столетия, и основной целью их создания было ускорить СПО при той же характеристике грузоподъемного оборудования буровой установки. В последующем были выявлены и другие важные особенности ЛБТ. - низкая плотность материала ЛБТ обусловливает кратно меньшую силу прижатия труб к стенкам наклонной скважины; этот эффект усиливается с увеличением зенитного угла скважины; - алюминиевый сплав имеет почти в 3 раза меньший модуль упругости, легче деформируется, поэтому сила прижатия трубы, обусловленная упругостью труб, меньше, чем при использовании стальных труб; - ЛБТ изготовляются методом прямого гидравлического прессования, что позволяет получать любую конфигурацию наружной и внутренней поверхности труб; - ЛБТ имеют более гладкую внутреннюю и наружную поверхности и создают примерно на 20% меньшие гидросопротивления течению бурового раствора; - материал ЛБТ обладает немагнитными свойствами, что позволяет проводить измерения магнитометрическими инклинометрами через бурильную колонну; ЛБТ легко разбуриваются буровым долотом, что очень важно при ликвидации прихваченной колонны, составленной из ЛБТ. Все перечисленные особенности относятся к положительным свойствам ЛБТ. Однако им присущи и некоторые отрицательные свойства. Они следующие: - вследствие низкой твердости материала износ тела ЛБТ происходит более интенсивно; - алюминиевые сплавы менее стойки к химическому воздействию, что накладывает ограничения на состав бурового раствора; - алюминиевые сплавы менее термостойки. Так, уже при температуре 150°С предел текучести и пластические свойства сплава начинают падать. В настоящее время ЛБТ широко применяются в эксплуатационном бурении. Иногда применяют комбинированную бурильную колонну, устанавливая ЛБТ лишь в средней ее части. Это также позволяет значительно уменьшить общий вес и увеличить предельную глубину спуска колонны. ЛБТ нашли применение также в разведочном, структурно-поисковом бурении, при капитальном ремонте скважин, а в последнее время – при бурении скважин с горизонтальным окончанием. По конструкции ЛБТ подразделяются на следующие типы. 1) трубы сборной конструкции; 2) трубы цельной конструкции (беззамковые ЛБТ). 4.4.3.1. ЛБТ сборной конструкции ЛБТ сборной конструкции выпускаются по ГОСТ 23786-79 с классификацией по конструкции, виду прочности и термостойкости [1,15]. По конструктивным особенностям они делятся на трубы следующих подтипов: 1) гладкие по всей длине; 2) с внутренними концевыми утолщениями (тип ТБ); 3) с внутренними концевыми и протекторным утолщениями (тип ТБП); 4) с коническими стабилизирующими поясками. Конструкции труб типов ТБ и ТБП показаны на рис.4.4, а их основные геометрические характеристики приведены.в табл. 4.6. Таблица 4.6 - ЛБТ, применяемые в эксплуатационном бурении
Наличие концевых утолщений направлено на повышение прочности резьбовых концов труб, а протекторных утолщений на середине труб – для повышение их износостойкости. ЛБТ можно классифицировать по термостойкости: 1) для нормальных температур; 2) для повышенных температур. ЛБТ сборной конструкции соединяются между собой на резьбе с помощью бурильных замков типа ЗЛ (замок легкий). В этих трубах применена резьба треугольного профиля по ГОСТ 631-75 (рис.4.5), либо трапециадальная по ГОСТ 632 -80 (рис.4.6) (в трубах диаметром 147 мм). По договоренности с заказчиком допускается поставка труб без резьбы и замков. В глубоком эксплуатационном бурении применяются ЛБТ диаметром 114…170 мм длиной 12 м. Трубы малых диаметров: 54, 64, 73, 90, 103 и 108 мм с толщиной стенки 7.5, 8 и 9 мм и длиной от 4,5 до 9 м в зависимости от диаметра используются в структурно-поисковом, разведочном бурении или при капитальном ремонте скважин. ЛБТ изготовляются из сплава алюминия Д16 с химическим составом по ГОСТ 4784-74, подвергают закалке и естественному старению, после чего материал приобретает шифр Д16Т. Механические свойства материала Д16Т должны соответствовать указанным в табл. 4.6 1, 12, 15. Разработаны конструкции труб с коническими стабилизирующими поясками, которые получили шифр ЛБТВК и замки к ним ЗЛК. Они выпускаются в диаметрах 103, 114, 129, 140и 147 мм. В трубах и трубных концах замков использована трубная трапецеидальная резьба. Для тяжелых условий работы изготовляются трубы также из алюминиевого сплава 1953Т1 с пределом текучести 490 МПа, которые могут комплектоваться высокопрочными замками ЗЛК (с пределом текучести 980 МПа) по ТУ 26-02-1001-85. Учитывая, что работать с трубами из сплава Д16Т при температуре выше 1500С не рекомендуется, разработаны трубы из сплава АК41Т1 для повышенных температур. Механические свойства этих сплавов также приведены в табл. 4.7. Для работы при температуре до 200°С рекомендуется использовать сплав АК4-1Т1, а высокопрочный сплав 1953Т1 -до температуры 100°С. Таблица 4.7 - Механические свойства материалов из сплавов алюминия
4.4.3.2.ЛБТ цельной конструкции Эти трубы соединяются между собой при помощи замковой резьбы, нарезаемой на утолщенных концах труб: под замковую муфту с одного конца и замковый ниппель - с другого. Они показаны на рис. 4.7 и делятся на трубы [1,15]: 1) с утолщенной стенкой (рис.4.7,а); 2) с внутренними концевыми утолщениями (рис.4.7,б); 3) с внутренними и наружными концевыми утолщениями (рис.4.7,в). Характеристики труб 1 типа (в качестве примера) приведены в табл.4.8. Как видно из Таблица 4.8 - Характеристики ЛБТ цельной конструкции с утолщенной стенкой
таблицы, трубы характеризуются большой толщиной стенки. Они выпускаются по ТУ 1-2-316-81. Несомненным преимуществом этих ЛБТ является в три раза меньшее количество резьбовых соединений в свече, бурильной колонне, что повышает их герметичность. Однако низкая износостойкость резьбы не позволяет применять их как комплект рабочего инструмента для бурения. Из них составляют специальные комплекты инструмента для выполнения некоторых технологических операций, например, для заливки зон поглощений через колонну труб в случаях опасности прихвата заливочных труб. Прихваченная колонна ЛБТ может быть легко разбурена долотом. Помимо вышеописанных достоинств ЛБТ можно также отметить еще одну область их использования: С их применением в последнее время разработан и успешно применяется ряд управляемых виброгасящих устройств. Условное обозначение ЛБТ включает диаметр, толщину стенки трубы, материал, наличие протекторного утолщения, ГОСТ и некоторые особенности. Например, обозначение «Труба Д16Т147x11 ГОСТ'23786-79»будет означать: «Труба изготовлена из материала Д16Т, диаметром 17 мм, с толщиной стенки 11 мм, по ГОСТ 23786-79»Наличие в самом начале буквы П будет означать наличие протекторного утолщения. Обозначение «Труба ПД16Т. ПП 147x11 ГОСТ'23786-79»будет означать, что материал повышенной прочности. Номинальная длина труб диаметром свыше 110 мм составляет 12м. Предельные отклонения от номинальной длины не должны превышать плюс 150 и минус 200 мм. Маркировка ЛБТ производится как на предприятии-изготовителе, так и на трубной базе. Маркировку наносят клеймом на наружную поверхность одного из концов трубы на расстоянии не более 150 мм от места перехода к основному сечению трубы. 4.4.4. Непрерывные бурильные трубы Непрерывная бурильная труба представляет собой длинномерную колонну гибких труб (КГТ), размещенную на барабане самоходной (койлтюбинговой) установки [15]. В процессе спуска в скважину труба сматывается с барабана, а при подъеме она вновь наматывается на него. Базой установки могут служить шасси автомобилей типов КрАЗ, МАЗ или других автомобилей с необходимой грузоподъемностью. Буровой раствор в процессе бурения циркулирует по всей длине трубы, и поэтому давление на устье при неизменном расходе жидкости не зависит от текущей глубины скважины. Койлтюбинговые установки были впервые разработаны в США и первоначально применялись исключительно для капитального ремонта скважин. И в настоящее время они примерно на 75% используются для этих целей: кислотных обработок пластов, очистки забоя скважины от песка и др. При этом используются КГТ диаметром 33, 38, 42 и 48 мм. В последние годы примерно 25% работ приходится на ремонтно-изоляционное цементирование скважин, каротаж, ловильные работы, расширение и углубление скважины, бурение вертикальных и горизонтальных участков скважин. В этих случаях используются установки с трубами диаметром 60, 73, 89 и 114 мм. Имеется также практика использования 127 мм КГТ. В настоящее время целый ряд американских фирм выпускает установки для работы с КГТ. Разработаны и выпускаются койлтюбинговые установки также отечественного произ-водства: РАНТ-10-01,М-10, Уран-20, КРАБ-01, КПРС-20 и др. для работы с трубами диаметром 25, 33, 38, 42 и 48 мм. Значительный опыт работы с непрерывными трубами накоплен в ОАО "Сургутнефтегаз", "Уренгойгазпром". Эти установки пока используются только при капитальном ремонте скважин. Особенностью условий работы непрерывных труб является то, что материал трубы работает за пределами упругости (ввиду малого радиуса изгиба труб). Поэтому в материале труб накапливаются остаточные деформации, что предопределяет срок их службы (ресурс), который на сегодня составляет до 50 спуско-подъемов. Радиус барабана (без учета высоты реборды) должен быть не менее 48 раз больше наружного диаметра труб. Для данного материала он увеличивается примерно пропорционально диаметру труб. Для 25 мм труб диаметр барабана составляет примерно 1,5 м. Потребная емкость барабана определяется глубиной спуска трубы по стволу скважины с учетом необходимого запаса (на на 200…300 м больше для вырезания изношенного участка). Используемые в настоящее время КГТ имеют длину около 4 тыс. м. Высота установки в транспортном положении составляет около 4 м. Существующие установки могут применяться для проводки боковых стволов и горизонтальных ответвлений из существующих эксплуатационных скважин. Вращение долота может осуществляться забойными двигателями, а нагружение долота - забойным механизмом подачи, который, при необходимости, одновременно воспринимает реактивный крутящий момент. Главным преимуществом КГТ является обеспечение непрерывного процесса спуско- подъемных работ, что кратно сокращает их продолжительность. Управление работой отклонителя может осуществляться по кабелю, встроенному в трубу. По нему же может непрерывно передаваться вся необходимая информация с забоя скважины. Анализируя опыт применения колтюбинговых установок можно придти к заключению, что не существует принципиальных трудностей для создания буровых установок отечественного производства для работы с КГТ большего диаметра. 4.4.5. Ведущие бурильные трубы Ведущие бурильные трубы (ВТ) (рис.4.8) предназначены для передачи крутящего момента от ротора к долоту или, напротив, восприятия дошедшего до устья реактивного момента забойного двигателя к ротору через бурильную колонну при одновременной подаче последней к забою в процессе бурения или при проработке ствола скважины. ВТ снабжены концентрически расположенным осевым каналом для прохода жидкости и имеют по наружному сечению квадратную, шестигранную или крестообразную форму. По конструктивному исполнению ВТ выпускаются в двух вариантах: сборной и цельной конструкции. Наибольшее распространение получили ВТ сборной конструкции квадратного сечения с внутренним цилиндрическим каналом (рис.4.8.а). Они изготовляются по ТУ 14-3-755-78 со стороной квадрата 80 мм и менее, а по ТУ 14-3-126-73 – более 80 мм. ВТ с обоих концов снабжена трубной резьбой. На верхний конец ВТ навинчивается верхний штанговый переводник (ПШВ), посредством которого ВТ соединяется со стволом вертлюга с помощью замковой резьбы, а на его нижний конец навинчиваются нижний штанговый переводник (ПШН) и далее предохранительный переводник (для соединения с первой сверху бурильной трубой. Предохранительный переводник необходим для защиты замковой резьбы ПШН от износа из – за частого свинчивания – развинчивания ВТ и по достижении предельно допустимого износа он заменяется на новый. Все резьбы на нижнем конце ВТ выполняются правые, а на верхнем- левые. Основные размеры ВТ приведены в табл. 4.9. Таблица 6.9 - Характеристики ведущих труб
При выборе длины ВТ необходимо иметь в виду, что при малой длине ее увеличивается число наращиваний, а при большой длине затрудняется работа с ней на буровой и при транспортировке. Но в любом случае ВТ должна позволять наращивать инструмент одной длинной или двумя короткими бурильными трубами. В последнее время стали практиковать применение ВТ, позволяющих производить наращивание целыми свечами, что требует увеличенной высоты буровой вышки. Ведущие трубы изготовляются из стали групп прочности Д и К, а переводники к ним – из стали марки 40ХН. Недостатками ВТ рассмотренной конструкции являются соединение переводников к трубе на безупорной резьбе и отсутствие герметизирующих узлов. С целью повышения прочности, герметичности и долговечности созданы ведущие бурильные трубы сборной конструкции ТВБ со стороной квадрата 112,140 и 155 мм, снабженные цилиндрическими блокирующими поясками (конструкции АзНИПИнефти) (рис.4.8,б) и трубы с коническими стабилизирующими поясками типа ТВКП (конструкции ВНИИБТ) и переводники к последним типов ПВВК и ПВНК. Трубы ТВКП изготовляют по ТУ 51-276-86, а переводники – из стали марки 40ХН или 40ХН2МА и соединяют с трубой на резьбе типа ТТ горячим способом. Размеры сторон квадрата ТВКП те же, а диаметры канала соответственно равны 74, 85 и 100 мм. Наряду с ведущими трубами сборной конструкции промышленностью освоен выпуск цельнокатаных ВТ (рис. 4.8, в). В этом случае трубы выполняются с высаженными наружу концами, на которых нарезаются внутренние резьбы. Со стволом вертлюга и бурильными трубами эта ВТ соединяется через предохранительные переводники. Цельнокатаные ВТ прочны, достаточно герметичны и надежны в эксплуатации, однако из-за сложности изготовления выпускаются лишь малых размеров: со стороной квадрата 65 и 80 мм и с внутренним каналом квадратного сечения размером 35 и 50 мм. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||