Бурильна колона, її призначення
Бурильна колона - сполучна ланка між долотом, що знаходяться на забої свердловини, і буровим обладнанням, розташованим на поверхні.
Бурильна колона призначена для підведення енергії (механічної, гідравлічної, електричної до долоту), забезпечення подачі бурового розчину до забою, створення осьової грузки на долото, сприйняття реактивного моменту доліт забійного двигуна.
Основні елементи, складові бурильну колону, - провідні труби, бурильні труби, бурильні замки, перевідники, центратори бурильної колони, обтяжені бурильні труби.
Провідні труби призначені для передачі обертання від ротора до бурильних трубах. Бурильні труби складають основну частину колони. При роторному бурінні колона бурильних труб служить для передачі обертання долота і для подачі бурового розчину до забою свердловини.
Бурильні замки з'єднують між собою окремі бурильні труби. Переводники призначені для з'єднання елементів бурильних колон, що мають різні розміри або різнотипні різьблення, а також для приєднання підсобних і ловильних інструментів до бурильних трубах. Центратори бурильної колони служать для попередження викривлення стовбура свердловини при бурінні забійні двигуни. Обтяжені бурильні труби, що встановлюються безпосередньо над долотом або забійними двигуном, створюють необхідну жорсткість в нижній частині бурильної колони і забезпечують навантаження на долото в заданих межах.
Конструкція елементів бурильної колони
Труби бурильні ведучі представляють собою товстостінну трубу, що має в перетині квадратну, шестигранну або хрестоподібну форму з концентрично розташованим круглим або квадратним отвором для проходу бурового розчину.
Найбільш поширені провідні труби з квадратним перетином. Шестигранні і хрестоподібні провідні труби застосовуються рідко.
Провідні труби конструктивно виконуються в двох варіантах: збірними, складеними з трьох деталей, і цілісними.
Труби бурильні ведучі (збірні), що виготовляються переважно квадратного перетину, включають власне трубу (штангу), верхній переводник (ПШВ) для з'єднання ведучої труби з вертлюгом і нижній переводник (ПШН) для приєднання до бурильної колоні.
Вільний кінець верхнього переводника для з'єднання з вертлюгом забезпечений лівої замкової різьбленням; вільний кінець нижнього переводника, призначений для з'єднання з бурильної колоною, має праву замкову різьбу.
Найбільш поширені провідні труби збірної конструкції внаслідок простоти виготовлення. Вони виконуються у відповідності з ТУ 14-3-126-73 і нормаллю Н 293-49 наступних розмірів (по стороні квадрата): 65, 80, 115, 140 і 155 мм.
Поряд з провідними трубами збірної конструкції промисловістю освоюються суцільнокатані провідні труби. У цьому випадку конструкція передбачає виключення нарізного сполучення в місцях приєднання верхнього і нижнього перевідників з провідною трубою.
Бурильні труби. Бурильні труби і сполучні муфти до них виготовляються наступних розмірів (умовний зовнішній діаметр): 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 і 168 мм з товщиною стінок від 7 до 11 мм.
В даний час існує декілька різновидів бурильних труб, що розрізняються за конструктивним виконанням:
Труби бурильні збірної конструкції з нагвинченими замками. Труби цієї конструкції виготовляються двох видів (ГОСТ 631-75): труби з висадженими всередину кінцями і труби з висадженими назовні кінцями. Бурильні труби збірної конструкції з конічними блокуючими (стабілізуючими) пасками (ТБНК - труби бурильні з висадженими назовні і ТБВК - труби бурильні з висадженими всередину кінцями), що застосовуються для зменшення змінних напруг в різьбовому з'єднанні в небезпечному перерізі за останнім витка різьби труб. Іноді у стандартних бурильних труб внаслідок безупорного нарізного сполучення замка з трубою відбуваються втомні поломки висаджених решт бурильних труб, особливо при роторному способі проводки свердловин. У бурильних трубах з блокуючими (стабілізуючими) пасками за рахунок подовження у замкових деталей циліндр чеський виточки і обточування гладкого паска на трубі поблизу різьблення досягає щільне сполучення замка з трубою, Навинчивающийся в гарячому стані. Труби бурильні з блокуючими пасками дозволяють підвищити межу витривалості в порівнянні зі стандартними трубами приблизно на 40%.
Труби бурильні з приварними сполучними кінцями. Відмітна особливість цих труб - заміна різьблення зварюванням в місцях з'єднання замку з трубою. Труби між собою з'єднуються за допомогою великої замкової різьблення. Труби цієї конструкції можуть бути трьох типів: ТБП - труби бурильні з привареними сполучними кінцями до трубної заготівлі, яка не має висаджених решт; ТБПВ - труби бурильні з привареними сполучними кінцями до трубної заготівлі з висадженими назовні кінцями; ТБПВЕ - відрізняються від труб ТБПВ конструкцією сполучних кінців. Бурильні труби типу ТБП застосовують тільки в турбінному бурінні, а типу ТБПВ - як в роторному, так і турбінному бурінні. Труби типу ТБПВЕ створені для буріння свердловин електробуром.
Труби з висадженими назовні кінцями і нарізаною на них великої (замкової) різьбленням (беззамкових розтрубні труби), призначені для використання при бурінні з зануреними забійними двигунами і в роторному бурінні.
Замки для бурильних труб призначаються для з'єднання в колону бурильних труб. Вони складаються з двох деталей: замкового ніпеля із зовнішнім різьбленням і замкової муфти з внутрішньої великої різьбою. За допомогою таких резьб зазначені деталі з'єднуються між собою. Для з'єднання з бурильними трубами на замкових деталях нарізана дрібна трубна різьба.
Замки кожного типу виготовляються з правого або лівого замкової різьбленням для з'єднання з бурильної трубою.
Обтяжені бурильні труби (УБТ) призначені для установки в нижню частину бурильної колони з метою збільшення її жорсткості, більшої стійкості і передачі навантаження на долото. Комплект обтяжених труб складається з однієї наддолотного труби, що має на обох кінцях внутрішню замкову різьбу, і проміжних труб, забезпечених на верхньому кінці внутрішньої замкової різьбленням, а на нижньому - зовнішньої.
Переводники для колони бурильного інструменту є різновидом сполучних елементів бурильної колони. Застосовують 5 основних типів перевідників. Їх поділяють на 2 групи:
штангові - для з'єднання труби бурильні ведучі з вертлюгом і бурильними трубами;
проміжні - для з'єднання інших елементів колони.
Матеріали, що застосовуються для виготовлення елементів колони бурильного інструменту
Матеріалами для виготовлення елементів колони бурильного інструменту є конструкційні середньовуглецеві і леговані стали. При виготовленні всі елементи бурильної колони повинні піддаватися термічній обробці для поліпшення властивостей матеріалів.
В останні роки стали широко застосовуватися полегшені бурильні труби зі спеціальних сплавів. Легкосплавні бурильні труби (ЛБТ), призначені для турбінного і роторного буріння, виготовляють з алюмінієвого сплаву з всередину висадженими кінцями. На ЛБТ нагвинчуються замки полегшеної конструкції.