Бурильная колонна для ГЛ-10.. 4. бурильная колонна назначение и состав бурильной колонны
 Скачать 0.83 Mb.
|
|
4.4.6. Утяжеленные бурильные трубы Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) представляют собой толстостенные стальные трубы цельной конструкции (кроме УБТС3) с внутренним каналом круглого сечения и предназначены для увеличения жесткости и веса единицы длины низа бурильной колонны, посредством которого создается нагрузка на долото в процессе бурения. В настоящее время используются УБТ нескольких типов, поставляемые по различным техническим условиям [15]: 1 – с гладкой поверхностью по всей длине; 2 – с проточкой (для лучшего захвата клиньями); 3- квадратного сечения ; 4 –со спиральными канавками. 5 – со спиральными канавками и проточкой; 6 – сбалансированные УБТ; 7 –УБТ по стандарту 7АНИ. УБТ, как правило, имеют с одного конца наружную, а с другого – внутреннюю замковые резьбы (промежуточные УБТ). Кроме того, на каждый комплект предусматривается одна труба с внутренней замковой резьбой на обоих концах (наддолотная УБТ). 4.4.6.1. Горячекатаные утяжеленные бурильные трубы Горячекатаные УБТ изготовляются по техническим условиям ТУ 14-3-385-79 и ТУ 14-3-839-79 из сталей групп прочности Д и К гладкими по всей длине Их основные характеристики приведены в табл. 6.10. По ТУ 14-3-385-79 изготовляются УБТ малых диаметров: 73, 89, и 108 мм. Они используются, главным образом, в структурно – поисковом бурении, а в последнее время -при бурении горизонтальных и боковых стволов через Таблица 4.10- Характеристики горячекатаных УБТ, используемых в глубоком бурении
Механические свойства материалов после нормализации приведены в табл. 4.11 Таблица 4.11 - Механические свойства материалов УБТ
Примечание: в табл.6.10: δу и δс относительное удлинение и сужение спущенную ранее обсадную колонну. В настоящее время все чаще применяются более современные УБТ по ТУ 6325.000-00.00.00 и по стандарту АНИ, которые выпускаются отдельными партиями по заказам буровых предприятий на Сумском НПО [1]. Трубы изготовляются следующих типов (рис.4.9): - гладкие по всей длине (рис.4.9, а); - с проточками под клиновой захват или элеватор (рис.4.9, б); - квадратного сечения (рис.4.9,в); - со спиральными канавками и проточками под клиновой захват или элеватор (рис.6.9, г). УБТ изготовляются диаметром от 79 до 229 мм из легированной стали длиной 8,3 м. По желанию заказчика длина труб может быть увеличена до 9,45 м. Горячекатаные УБТ рекомендуется применять при бурении забойными двигателями без постоянного вращения бурильной колонны. В других условиях рекомендуется использовать УБТ по ТУ 6325.000-00.00.00 или по стандарту АНИ, а при бурении с постоянным вращением бурильной колонны – стабилизированные УБТ (УБТС). УБТ квадратного сечения применяются при наличии факторов, способствующих искривлению скважины или прихвату бурильной колонны. Рекомендуемый радиальный зазор между ребрами УБТ и стенками скважины номинального диаметра (диаметр долота) составляет всего 1,6 мм, что предотвращает образование резких изгибов. Кратно меньшая площадь контакта со стенками скважины (по ребрам УБТ) снижает вероятность прихвата УБТ. УБТ со спиральными канавками применяются в целях уменьшения площади контакта труб со стенками скважины и снижения вероятности прихвата бурильной колонны. Однако эта цель будет достигаться только в случае, если сами канавки не будут забиты вязкой и липкой массой фильтрационной корки, сдираемой со стенок скважины. В целях увеличения износостойкости часто поверхность УБТ наплавляется в нескольких местах (чаще- в двух) твердым сплавом в форме круговых поясков длиной 100…250 мм, размещаемых примерно на одинаковых расстояниях друг от друга. 4.4.6.2. Сбалансированные УБТ Практика эксплуатации УБТ рассмотренных конструкций выявила их существенные недостатки. Вследствие разностенности и динамической несбалансированности эти УБТ при вращениивызывают биение и дополнительные динамические нагрузки. Отсутствие термообработки сказывается на прочности труб и др. В связи с этим освоены и получили широкое применение сбалансированные УБТ (УБТС), изготовляемые путем сверления внутреннего канала, обточки наружной поверхности, термообработки труб, обкатки роликом и фосфатирования резьбы, что существенно повышает динамическую характеристику и прочность труб. Эти трубы подразделяются на УБТС1, УБТС2, УБТС3. УБТС2 отличается от УБТС1 только наличием зарезьбовой разгружающей канавки для уменьшения концентрации напряжений в резьбовой части трубы. УБТС1 в настоящее время сняты с производства. УБТС3 соединяются между собой с помощью бурильных замков, трубные концы которых снабжены трапециадальными трубными резьбами и предназначены для работы в особо тяжелых условиях. По мнению разработчиков изношенные бурильные замки могут быть легко заменены новыми в условиях буровой. Конструкции УБТС2 и УБТС3 показаны на рис.6.10. УБТС3 применяются редко, практически используются лишь УБТС2. Эти трубы изготовляются из хромникельмолибденовых сталей. Концевые участки труб на длине 0,8…1,2 м подвергаются термообработке. Их основные характеристики приведены в табл.4.12, а механические свойства материала - в табл. 4.13. УБТС2 изготовляются в основном в диаметрах 178, 203 и 229 мм. Длина труб любого диаметра составляет 6 м. Таблица 4.12 - Основные характеристики УБТС2
Таблица 4.13 - Механические свойства материала УБТС2
4.4.6.3..УБТ по стандарту 7АНИ УБТ этого типа поставляются по импорту диаметром 127 мм и менее длиной 9,14 м и диаметром 152 мм и более длиной 9,14 и 9,45 м. На концах труб нарезают обычную (по стандарту 7АНИ) или специальную резьбу. Производится термообработка труб по всей длине. Механические свойства материала труб приведены в табл.4.14. Таблица 4.14 - Механичесукие свойства материала импортных труб
4.5. Другие элементы бурильных колонн В состав бурильной колонны , помимо вышеописанных труб, включаются различного рода устройства, выполняющие специфические, технологически необходимые функции, которые в значительной мере определяются геолого-техническими особенностями каждого региона. Рассмотрим основные из них. 4.5.1. Переводники представляют собой короткие толстостенные патрубки, снабженные резьбами (за небольшим исключением – замковыми), и служат для соединения частей или отдельных элементов бурильной колонны. Они показаны на рис.4.11. Переводники подразделяются на: 1) переходные – П; 2)ниппельные – Н; 3) муфтовые – М; 4) предохранительные – П. Переходные переводники П (рис. 4.11,а) применяют для соединения отдельных участков и деталей бурильной колонны, оканчивающихся замковыми резьбами различного типа и размера, а также для присоединения к бурильной колонне забойных двигателей и различного рода забойных устройств, приборов и приспособлений. Такое же обозначение имеют и предохранительные переводники, применяющиеся для защиты резьбовых соединений какого-либо элемента бурильной колонны (например, турбобура) от износа. Однако замковая резьба на муфте и ниппеле предохранительного переводника выполняется одного и того же размера. Для соединения элементов бурильной колонны, расположенных друг к другу муфтами или ниппелями одного и того же размера, применяются соответственно ниппельные (Н) и муфтовые (М) переводники (рис. 4.11,б, в). Переводники любого типа и размера изготовляются по ГОСТ 7360-82 с правой и левой замковой резьбой из стали марки 40ХН или 45 свыше 200 разновидностей. Наружный диаметр переводника должен быть равен наружному диаметру замка, а диаметр проходного отверстия – не менее наименьшего внутреннего диаметра бурильного замка. 4.5.2. Центраторы различных типов применяются для центрирования нижнего направляющего участка бурильной колонны в стволе скважины и предупреждения самопроизвольного его искривления. Все типы центраторов работают на принципе отжатия бурильной колонны от стенки скважины. К ним предъявляется ряд требований, основные из которых следующие: надлежащее центрирование колонны; достаточная площадь контакта со стенками скважины при бурении в любых породах, исключающая механическое внедрение центрирующих элементов в стенки скважины; хорошая проходимость по стволу; высокая износостойкость, хорошая динамическая балансировка (для вращающихся центраторов), исключающая биение и вибрации и др. Центраторы могут быть классифицированы по различным признакам. По принципу действия: 1) механические с жесткими центрирующими элементами, с эластичными центрирую-щими элементами, упруго изменяющими свои размеры и форму; центробежные, в которых колонна отжимается от стенок к оси скважины за счет центробежных сил вращающихся частей плашек центратора; 2) гидравлические с выдвижными центрирующими элементами (плашками, зубками). По конструктивному исполнению: 1) лопастные; 2) шарошечные. Лопастные центраторы с жесткими центрирующими элементами выполняются только неполноразмерными из-за опасности их заклинивания в стволе скважины. Шарошечные центраторы, как правило, выполняются полноразмерными. Диаметр эластичных центраторов в недеформированном состоянии больше диаметра долота, но в скважине становится равным ее диаметру. Наибольший эффект центрирования достигается при применении полноразмерных центраторов, которые, однако, требуют более высокой точности изготовления и износостойкости. Для повышения износостойкости рабочая поверхность центраторов армируется твердым сплавом. Исходя из известной концепции, что искривление обусловливается не столько наклоном долота к плоскости забоя, сколько наклоном реакции забоя к оси скважины, для бурения прямолинейного ствола центраторы размещают так, чтобы свести к минимуму отклоняющую силу на долоте. 4.5.3. Калибраторы предназначены для выравнивания стенок скважины и доведения ее диаметра до номинального при потере долотом диаметра вследствие износа. Главная цель применения калибратора – придание стволу скважины формы правильного кругового цилиндра, т.е. калибровка ствола скважины. Применяющиеся в настоящее время калибраторы подразделяются на: 1.Лопастные; 2.Шарошечные. Лопастные калибраторы различаются по: 1) числу лопастей – 2-х лопастные, 3-х лопастные, 6-ти лопастные; 2) по направлению лопастей – с продольными лопастями типа КЛ, со спиральными лопастями типа КЛС; 3) по способу крепления лопастей – с постоянными (приваренными) лопастями, со сменными лопастями; 4) по способу установки калибрующих элементов на лопастях – с неподвижным рабочими элементами; с подвижными элементами (выдвижными штырями в специальных обоймах с целью компенсирования износа) типа КВЗ. Шарошечные калибраторы подразделяются: 1) по числу шарошек: одношарошечные, двухшарошечные, трехшарошечные; 2) по схеме размещения шарошек: с продольным и наклонным расположением шарошек; 3) по форме зубьев шарошек: с фрезерованными зубьями, с твердосплавными зубками из карбида вольфрама. Шарошки на корпусе устанавливаются на опорах качения – шариковых и роликовых. Главное требование к калибраторам – высокая износостойкость и долговечность калибрующих элементов. С этой целью рабочие поверхности калибрующих элементов и лопастных, и шарошечных калибраторов армируются вставными твердосплавными штырями из карбида вольфрама Их диаметр должен быть равен номинальному диаметру долота. Другие требования: геометрическая симметричность и динамическая сбалансиро-ванность, хорошая проходимость по стволу скважины, удобство и надежность в работе. При выборе калибратора для конкретных условий учитывают твердость и абразивность пород, способ и опыт бурения в данном районе. Наиболее экономичны калибраторы со сменными рабочими элементами. При бурении забойными двигателями их располагают непосредственно над долотом на валу забойного двигателя, а при роторном бурении – между долотом и наддолотной трубой. 4.5.4. Стабилизаторы предназначены для стабилизации (улучшения условий) работы нижнего направляющего участка бурильной колонны путем ограничения стрелы прогиба труб, особенно при наличии каверн, гашения поперечных (частично продольных и крутильных) колебаний бурильного инструмента на контактах его со стенкой скважины. Стабилизаторы конструктивно аналогичны центраторам, и все требования, предъ-являемые к последним, остаются в силе и для стабилизаторов, но длина их больше, чем у центраторов. Они имеют различную геометрическую форму, размеры и конструкцию и могут быть классифицированы по этим признакам так же, что и стабилизаторы: 1) с цельными лопастями; 2) со сменными лопастями; 3) с приваренными лопастями. Стабилизаторы 1 типа применяются преимущественно при бурении в твердых породах, 2 типа – в очень твердых и абразивных породах, 3 типа – в породах мягких и средней твердости, но калибрующие поверхности их лопастей армируют твердым сплавом. Простейшими типами стабилизаторов при роторном бурении является также маховики, устанавливаемые над долотом, а при бурении забойными двигателями они могут устанавливаться на нижнем или верхнем конце их вала, а также короткие УБТ квадратного сечения, со спиральными канавками и др. Следует отметить, что калибраторы и стабилизаторы одновременно выполняют и роль центраторов. Вообще, их деление в значительной мере условно. Так, калибраторы и некоторые типы центраторов являются одновременно хорошими стабилизаторами. Часто в технической литературе не делают различия между калибраторами и стабилизаторами, называя эти устройства калибраторами-стабилизаторами. Однако присущие только данному техническому устройству специфические функции и особенности их геометрии и размеров позволяют производить достаточно четкую и целесообразную классификацию. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||