Склад і призначення бурильної колони
Бурильна колона (далі БК) з'єднує долото (або забійний двигун і долото) з наземним обладнанням (вертлюгом).
БК призначена для наступних цілей:
· Передачі обертання від ротора до долоту;
· Сприйняття реактивного моменту забійного двигуна;
· Підведення бурового розчину до ПРИ і забою свердловини;
· Створення навантаження на долото;
· Підйому і спуску долота;
· Проведення допоміжних робіт (опрацювання, розширення і промивання свердловини, випробування пластів, ловильні роботи і т.д.).
БК складається (рис.21) з загвинченому один з одним провідної труби 4, бурильних труб 8 і обважнених бурильних труб (УБТ) 12 і 13. Верхня частина БК, представлена провідною трубою 4, приєднується до вертлюга 1 за допомогою верхнього переводника провідної труби 3 і переводника вертлюга 2. Провідна труба приєднується до першої бурильної трубі 8 за допомогою нижнього переводника провідної труби 5, запобіжного переводника 6 і муфти бурильного замка 7.Бурільние труби 8 згвинчуються один з одним бурильними замками, що складаються з муфти 7 бурильного замка і його ніпель я 9 провідниками або з'єднувальними муфтами 10. УБТ 12 і 13 згвинчуються один з одним безпосередньо. Верхня УБТ приєднується до бурильної труби за допомогою переводника 11, а нижня прівінчівается через переводник 14 до долоту (при роторному бурінні) або до забійні двигуни з долотом.
Крім названих вище елементів в компоновку БК можуть включатися калібратори, центратори, стабілізатори, розширювачі, проміжні опори для УБТ, зворотні клапани, фільтри, шламометаллоуловітелі, амортизатори, протекторні кільця, кошти похило-спрямованого буріння, керноприймальний пристрій та інше спеціальне обладнання.
5.2. Конструктивні особливості елементів бурильної колони 5.2.1. Провідні бурильні труби
Для передачі обертання БК від ротора або реактивного моменту від забійного двигуна до ротора при одночасному осьовому переміщенні БК і передачі бурового розчину від вертлюга в БК служать провідні бурильні труби (ВБТ).
При бурінні нафтових і газових свердловин застосовують ВБТ збірної конструкції, що складаються з квадратної товстостінній штанги 4 з просвердленим каналом, верхнього нафтового переводника (ПШВ) 3 з лівосторонньої різьбленням і нижнього штангового переводника (ПШН) 5 з правобічної різьбленням.
Для захисту від зносу замкової різьблення ПШН, яка піддається багаторазовим згвинчення і развінчіванія при нарощуванні БК і спуско-підйомних роботах, на ПШН додатково нагвинчують запобіжний переводник.
За ТУ 14-3-126-73 передбачається випуск ВБТ з розмірами сторін квадратної штанги 112х112, 140х140, 155х 155. Розмір приєднувальних різьби, відповідно, 3-117 (3-121; 3-133); 3-140 (3-147); 3-152 (3-171).
Квадратні штанги для ВБТ виготовляють довжиною до 16,5 м зі сталі груп міцності Д і К (межа плинності 373 і 490 МПа), а перевідники ПШН і ПШВ - зі сталі марки 40ХН (з межею плинності 735 МПа).
За ТУ 51-276-86 передбачається випуск провідних бурильних труб збірної конструкції ТВКП, міцність і герметичність з'єднання яких забезпечується конічною різьбою трапецідального профілю і конічним стабілізуючим паском.
Передбачено випуск провідних бурильних труб цільної конструкції квадратного і шестигранного перетину.
5.2.2. Сталеві бурильні труби
В даний час в нафтогазовій промисловості широко використовуються наступні типи бурильних труб:
-сталеві бурильні труби діаметром 114,127 та 140 мм, довжиною 12 м: збірної конструкції (ГОСТ 631-75) з висадженими всередину кінцями (ТБВ), з висадженими назовні кінцями (ТБН), з висадженими всередину кінцями і конічними стабілізуючими пасками (ТБВК), з привареними замками (ТБП);
-легкосплавні бурильні труби збірної конструкції (АБТ).
Бурильна труба складається з трубної заготовки і приєднувальних кінців (замкової муфти і замкового ніпеля). Останні з'єднуються з трубної заготівлею або за допомогою трубного різьблення (профіль по ГОСТ 631-75) і являють собою бурильну трубу збірної конструкції, або за допомогою зварювання. Для згвинчування в свічки на приєднувальних кінцях нарізається замкова різьба по ГОСТ 5286-75 (на ніпелі зовнішня, на муфті -внутрішнє). Для збільшення міцності з'єднання кінці трубних заготовок «висаджують», тобто збільшують товщину стінки.
На кінцях бурильних труб нарізають трубну конусну різьблення трикутного або трапецеїдального профілю. Трикутна різьблення має крок 3,175мм. Кут при вершині профілю різьблення 60 °. Повна конусність різьблення 2 tgj = 1:16, де j = 1 ° 47'24 ". Трикутна різьблення відрізняється рядом істотних недоліків: в різьбовому з'єднанні створюються небезпечні концентрації напружень; по загвинченому загвинчування в трубі виникають високі тиску стиснення: різьбове з'єднання має недостатню герметичність (через безперервного каналу по вершинах витків різьби).
Трубна трапецеїдальних різьблення ТТ в значній мірі усуває зазначені вище недоліки. Її крок дорівнює 5,08мм, повна конусність
2tg j = 1:32, де j = 0 ° 53'42 ". Різьба ТТ відрізняється двома важливими вдосконаленнями: вона являє собою запеклу різьблення, тобто в з'єднаному стані торець труби упирається в тіло деталі замку; крім того, зчленування кінця труби з деталлю замку відбувається з натягом по конусної поверхні стабілізуючого паска. Ці удосконалення сприяють підвищенню міцності і герметичностірізьбового з'єднання.
Сталеві бурильні труби з привареними замками призначені переважно для роторного способу буріння, але також використовуються і при бурінні з забійними гідравлічними двигунами.
ТБП випускають трьох різновидів:
-ПВ - з внутрішньої висадкою;
-ПК - з комбінованою висадкою;
-ПН - з зовнішньої висадкою.
Виготовляють трубні заготовки зі сталі груп міцності Д, К, Е, Л, М, Р з межею плинності відповідно 373, 490, 539, 637, 735, 882 Мпа довжиною 12 м. Приєднувальні кінці - бурильні замки виготовляють по ГОСТ 27834-95 з стали 40 ХН (межа плинності 735 МПа) для труб зі сталі груп міцності Д, К, Е. для труб зі сталі груп міцності Л, М, Р замки виготовляють зі сталі 40ХМФА (межа плинності 980 МПа).