Лабораторная 4. Лаба № 4+ бурильная колонна. Лабораторная работа 4 Бурильная колонна. Цель работы изучение всех типов буровых труб. Дидактический материал

• Название: Лабораторная работа 4 Бурильная колонна. Цель работы изучение всех типов буровых труб. Дидактический материал
• Анкор: Лабораторная 4
• Дата: 02.04.2023
• Размер: 1.59 Mb.
• Имя файла: Лаба № 4+ бурильная колонна.docx
• Тип: Лабораторная работа; #1031743

Лабораторная работа № 4

Бурильная колонна.

Цель работы: изучение всех типов буровых труб.

Дидактический материал: плакаты, раздаточный материал.

Порядок работы

(помощь – пояснения к работе, специальная литература, консультация преподавателя)

1. Ознакомиться с основными типами буровых труб применяемых при бурении скважин

2. Изучить устройство труб, замковых соединений, а также их типоразмеров.

Основные теоретические положения
ТРУБЫ БУРИЛЬНЫЕ ВЕДУЩИЕ
Трубы бурильные ведущие (ВБТ) изготавливаются двух типов (тип К — квадратного сечения и тип Ш — шестигранного сечения) в соответствии с нормами Брес 7 API и по ТУ 14-3-126-73, ТУ 14-3-755 -78 и ТУ 26-12-802-90.

ВБТ поставляются термообработанными по всей длине. Действующая система качества на заводах-изготовителях полностью соответствует стан­дарту ISO 9001, что должно подтверждается сертификатом соответствия. Общий вид ведущей трубы изображен на рис. .1.

Т ехнические характеристики ведущих труб и их резьбовых соединений приведены в табл. 1,2,3,4.





Рис..1. Трубы бурильные ведущие

а — общий вид; б — сечение трубы типа К; в — сечение трубы типаШ

Таблица №1



Таблица №2



Таблица №3 Таблица №4



Ведущие рабочие трубы изготавливаются из стали 45ХГМА по ТУ 26­12-802-90.

Изготовители:

Сумское производственное объединение им. М.В. Фрунзе.

Таганрогский металлургический завод (ТМЗ).
ТРУБЫ БУРИЛЬНЫЕ СТАЛЬНЫЕ
Стальные бурильные трубы российской промышленностью изготавли­ваются следующих конструкций:

с высаженными внутрь и наружу концами (типов В и Н ГОСТ 631-75) и навинченными замками по трубной конической резьбе треугольного профиля (рис. 2, а);

с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (типы ВК и НК ГОСТ 631-75) и навинченными замками по трубной конической резьбе трапецеидального профиля, рис. .2, б;

с комбинированной высадкой концов (внутрь и наружу), внутренней и наружной высадкой (типы ПК, ПВ и ПН соответственно по техническим условиям ТУ 14-3-1571-88) и приваренными по высадке замками типа ЗП (рис. 2, в, г, ф;

диаметром 127 и 140 мм с комбинированной, внутренней и наружной высадками (по ГОСТ Р 50278-92) и приваренными замками (по ГОСТ 27834-95);

диаметром 127 мм с комбинированной (по ТУ 14-161-138-94) и диа­метром 73 и 89 мм, с наружной (по ТУ 14-161-154-95) высадкой и прива­ренными замками ЗП-162 (165, 168) и ЗП-95 (115), а также типа ЗП-159 пе­ременного внутреннего сечения (по ТУ 14-161-136-93);

диаметром 127 мм мерные для электробурения (по ТУ 14-3-715-78) с наружной высадкой и треугольной резьбой для замков;

диаметром 127 мм с комбинированной высадкой и концами под при­варку замков (по требованиям API Spec 5D);

диаметром 114,3 мм типа БК-114 с комбинированной высадкой концов (внутрь и наружу), внутренней и наружной высадкой (по ТУ 14-161-141-94) и приваренными замками типа ЗП-146 уменьшенного диаметра;

диаметром 73 мм с внутренней высадкой (по ТУ 14-3-1850-92) и резь­бой для замков;



Рис. 2. Трубы бурильные стальные:

а — типа В; б — типа ВК; в — типа ПК; г типа ПН; д — типа ПВ

диаметром 73 и 89 мм с комбинированной (по ТУ 14-3-1849 — 92), наружной и внутренней высадками (по ТУ 14-161-137 — 94) и наружной высадкой концов и приваренными замками (по ТУ 14-161-154 — 95);

диаметром 73 мм с комбинированной, наружной и внутренней высадками для капитального ремонта скважин (по ТУ 14-0147016-42 — 93).

Номенклатура конструкций бурильных труб, выпускаемых серийно трубными заводами России приведена в табл. 5.

Изготовители труб:

Синарский трубный завод (СинТЗ).

ТМЗ.

Изготовители замков:

Орский машиностроительный завод (ОрМЗ).

ОАО « Точмаш».

Трубы бурильные с навинченными замками (ГОСТ 631—75) изготав­ливаются из сталей групп прочности Д, К, Е, Л и М, замки — из стали 40ХН, механические свойства которых приведены в табл. 6.

Трубы бурильные с высаженными внутрь концами типа В (ГОСТ 631 — 75) характеризуются низкой усталостной прочностью на знакопеременный

изгиб - по последней нитке трубной конической резьбы треугольного профиля соединения труба - замок, причем этот показатель снижается по мере возрастания прочности материала труб, а также низкой статиче­ской прочности на разрыв по трубной резьбе.

Основные характеристики труб и замков приведены в табл. 7.

Изготовители:

СинТЗ - трубы диаметром 73 мм.

ТМЗ - трубы диаметром 127 и 140 мм.


Таблица №5



Продолжение таблицы №5



Таблица №6



Трубы бурильные с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками типа ВК (ГОСТ 631-75) характеризуются повышенной по сравнению с трубами типа В усталостной прочностью со­единения труба - замок за счет конического стабилизирующего пояска, воспринимающего часть нагрузки, приходящейся на резьбовое соединение при знакопеременном изгибе, и упорного выступа по торцу трубы и расточки внутри замковых деталей, а также повышенной статической прочно­стью на разрыв за счет применения трапецеидальной резьбы соединения труба - замок.

Основные характеристики труб и замков приведены в табл. 9.8.

Изготовители:

ТМЗ - трубы диаметром 127 и 140 мм.

ОрМЗ - замки ЗШК-178 для труб ВК-140; замки ЗУК-162 для труб ВК-127.

Трубы бурильные с высаженными концами и приваренными к ним замками (ТУ 14-3-1571-88, ТУ 14-161-136,137,138,141-95) изготавливаются трех типов (см. рис. 2, в—д): ПК - с комбинированной высадкой концов (внутрь и наружу); ПВ - с внутренней высадкой; ПН - с наружной высадкой.

Трубы характеризуются высокой усталостной прочностью на изгиб
Таблица №7


Таблица №8


сварного соединения из-за отсутствия концентраторов напряжения вследствие полного удаления внутреннего и наружного грата.

Изменение коэффициента утолщения высадки для труб различных групп прочности обеспечивает равную прочность труб по телу и сварному соединению.

Комбинированная высадка концов труб обеспечивает плавный переход от утолщенной части трубы (высадки) к гладкой части, а также снижает гидравлические потери давления в циркуляционной системе. Выпускаются трубы с наружной и внутренней высадкой.

Установленная прочность бурильных труб всех групп прочности не менее ст₁ = 16 кг/мм².

Механические свойства сталей приведены в табл. 9 и 10, основные ха­рактеристики труб по ТУ 14-3-1571-88 - в табл. 11, а механические свойства сталей труб по API Spec 5D и замков по ГОСТ 27834-95 - в табл. 12.

Изготовители:

СинТЗ - типов ПК, ПН, ПВ-73; ПК-127, БВ-73; БК-73, БН-73-114.

ТМЗ - типа ПК-127.
Таблица №9



Таблица №10



Таблица №11



Таблица №12


Кроме того, выпускаются стальные трубы с утолщенными стенками (рис. .3), предназначенные для установки их между утяжеленными и обычными бурильными трубами. Основные параметры труб с увеличенной толщиной стенки приведены в табл. 13.

Изготовитель: Сумское производственное объединение им. М.В. Фрун­зе.


Рис.3 Стальная бурильная труба с утолщенными стенками
Таблица№13



ТРУБЫ БУРИЛЬНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ (ЛБТ)
Отечественной промышленностью легкосплавные бурильные трубы изготавливаются из алюминиевых сплавов типов Д16Т (наиболее распро­страненный), АК4-1Т1 (термостойкий) и 1953Т1 (высокопрочный коррози­онно-стойкий). Физико-механические свойства перечисленных сплавов приведены в табл. 14.

Таблица № 14




Рис. 4. Алюминиевые бурильные трубы:

а — типа ТБ; б — типа ТБН; в — типа АБТбзк; г — типа ТБУ (утолщенные со спиральными ребрами); д — типа ТБУП (утолщенные с протекторным утолщением)

Трубы бурильные алюминиевые сборной конструкции с концевыми утолщениями изготавливаются пяти типов (рис. 4, а—д):

ТБ - диаметром 129 и 147 мм с внутренними концевыми утолщениями;

ТБН - диаметром 131, 164 и 168 мм с наружными концевыми утолще­ниями;

ТБУП - диаметром 129, 147 и 168 мм с протекторным утолщением в середине трубы;

ТБУ - диаметром 146, 159 и 180 мм с наружными утолщениями кон­цевыми и в середине трубы и спиральным оребрением;

АБТбзк - диаметром 127, 146, 164 и 168 мм беззамкового типа с муф­товым и ниппельным соединениями из легкого сплава.

Трубы диаметром 73 и 90 мм изготавливаются без протекторного утолщения и поставляются без замков. Трубы диаметром 129, 147 и 168 мм имеют концевое утолщение со стороны муфты замка увеличенной длины в зоне работы клиньев ротора.

Основные технические характеристики наиболее распространенных труб и замков приведены в табл. 15.

Таблица № 15


Трубы бурильные алюминиевые беззамковой конструкции типа АБТбзк-108 (ТУ 1-2-365-81) имеют следующие геометрические параметры: Техническая характеристика труб типа АБТбзк-108

Наружный диаметр D, мм 108

Диаметр проточки под элеватор Di, мм 89±0,5

Толщина стенки S, мм 8±0,1

Диаметр проходного отверстия ф, мм 54

Длина проточки под элеватор ф мм 440±2

Длина проточки l₂, мм 110±2

Длина ниппеля L„, мм 200±1

Длина муфты L_m мм 260±1

Длина трубы, мм 8400

Масса трубы, кг 78

Изготовитель: Самарский металлургический завод.

Предельные нагрузки для этих труб приведены в табл. 16.
Таблица №16




В последние годы Самарским МЗ созданы высокопрочные алюминие­вые бурильные трубы сборной конструкции типа ЛБТ 147x11 (стандарт ISO 15546) с протекторным утолщением с навинченными замками на трапецеи­дальной резьбе типа ТТ с коническим стабилизирующим пояском. Основные геометрические параметры приведены в табл. 17 (типа 1) и 18 (типа 2).
Таблица №17



Таблица №18


ТРУБЫ БУРИЛЬНЫЕ УТЯЖЕЛЕННЫЕ

Отечественной промышленностью изготавливаются утяжеленные бу­рильные трубы следующих конструкций:

горячекатаные, гладкие по всей длине (ТУ 14-3-835-79), общий вид которых изображен на рис. 5;

гладкие по всей длине, с просверленным отверстием и механической обработкой, сбалансированные (УБТС-2 по ТУ 51-744-77), изображены на рис. 6;

термообработанные, по всей длине гладкие, со спиральными канавками и квадратного сечения (типа А, Б, Б/1, Л, Л/1, Е, ЕН, ЕН/1, ЕЛ и ЕЛ/1 по ТУ 26-12-775-90), изображены на рис. 7, 8 и 9;

гладкие по всей длине (ТУ для стальных УБТ и по специальным требо­ваниям) из нержавеющей немагнитной стали литой и кованой.



Рис. 5. Трубы бурильные утяжеленные Рис. 6. Трубы бурильные утяжеленные

горячекатаные, гладкие по всей длине сбалансированные типа УБТС с проточкой

под элеватор (D)


Рис. 7. Трубы бурильные утяжеленные круглого сечения:

а — типа А; б — типа Б; в — типа Б/1; г — типа Л; д — типа Л/1


Рис. 8. Трубы бурильные утяжеленные со спиральными канавками (лысками):

а - типа Е; б - типа ЕН; в - типа ЕН/1; г - типа ЕЛ; д - типа ЕЛ/1



Рис. 9 Трубы бурильные утяжеленные квадратного сечения.

трубы бурильные утяжеленные горячекатаные (ТУ 14-3-385-79) изго­тавливаются из стали группы прочности Д со следующими механическими свойствами и параметрами.

Техническая характеристика УБТ по ТУ 14-3-385-79 из стали Д

Временное сопротивление ст_в, МПА 673

Предел текучести ст_т, МПа 373

Относительное удлинение 5₅, % 16

Относительное сужение, % 40

Ударная вязкость KCV, кДж/м² 392

Диаметры, мм:

наружный D 146±4

внутренний d 74

Тип резьбы З-121

Масса 1 м, кг 97,6

Длина L, мм 8000

Изготовитель: ТМЗ.

Трубы бурильные утяжеленные сбалансированные УБТС-2 (ТУ 51­774-77) изготавливаются гладкими по всей длине со сверленым отверстием и механической обработкой, что обеспечивает необходимую балансировку (см. рис. 6). Трубы подвергаются термообработке по концам на длину 0,8-1,2 м. Для повышения усталостной прочности резьбовые соединения имеют зарезьбовые разгрузочные канавки (ЗРК) с радиусами галтельных переходов у ниппеля - 6 мм, у муфты - 8 мм. УБТС-2 изготавливаются из легированных сталей с механическими свойствами, приведенными в табл. 19.

Геометрические параметры сбалансированных УБТС-2 приведены в табл. 20.

Трубы, бурильные утяжеленные (ТУ 26-12-775-90) изготавливаются в соответствии с нормами Spес 7 и др. АР1, термообработанные по всей дли­не, следующих типов:

А - гладкие без проточек (рис. 7, а);

Б - с проточками под элеватор и клиновой захват (рис. 7, б);
Таблица № 19



Таблица № 20


Б/1 - с проточками под элеватор и клиновой захват с наплавкой

твердым сплавом (рис. 7, в);

Л - с проточкой под элеватор (рис. 7, г);

Л/1 - с проточкой под элеватор с наплавкой твердым сплавом(рис.7 д);

Д/1 - квадратного сечения с наплавкой твердым сплавом (см.рис. 9.9);

Е - со спиральными канавками (рис. 8, а);

ЕН - со спиральными канавками и проточками под элеватор и кли­новой захват (рис. 8, б);

ЕН/1 - со спиральными канавками и проточками под элеватор и кли­новой захват с наплавкой твердым сплавом (рис. 8, в);

ЕЛ - со спиральными канавками и проточкой под элеватор (рис. 8 г);

ЕЛ/1 - со спиральными канавками и проточкой под элеватор с на­плавкой твердым сплавом (рис. 8, д).

Трубы изготавливаются из стали 45ХГМА с механическими свойства­ми, приведенными в табл. 21

В табл. 22 приведены геометрические параметры УБТ типов А, Б, Б/1, Л, Л/1, а в табл. 23 - типов Е, ЕН, ЕН/1, ЕЛ и ЕЛ/1.
Таблица 21



Таблица 22


Таблица 23



Трубы утяжеленные немагнитные

(НУБТ) отечественного производства, применяемые для размещения телеметрических систем, изготавливаются по ТУ как для стальных УБТ, так и по специальным техническим требованиям, с наружным диаметром от 105 до 229 мм и с минимальным внутренним диаметром 60 мм. Длина труб - 6 м. Для изготовления НУБТ используется литая (центробежным способом) и кованая немагнитная сталь типа 08Х18Н6АГ10С с механическими и магнитными свойствами, приведеными в табл. 24.

На нефтепромыслах Удмуртии успешно прошли испытания немагнит­ных труб с наружным диаметром 178 мм. Более подробно НУБТ будут рассматриваться в курсе лекций “Наклонно-направленное бурение”.

Изготовитель: ОАО « Ижсталь».
Таблица 24


Контрольные вопросы:

1. 
   Для чего предназначена бурильная колонна?
   
2. 
   Что представляют собой трубы бурильные ведущие?
   
3. 
   Каково предназначение замков для бурильных труб?
   
4. 
   Каковы условия работы колонны бурильных труб?
   
5. 
   Какие существуют разновидности бурильных труб?