Технология бурения нефтяных и газовых скважин

 

Рис.7. Бурильные трубы со стабилизирующими поясками:

а — ВК; б — НК; / — замковая муфта; 2 — замковая резьба типа ЗС; 3 — внутренний упорный уступ; 4 — коническая трапецеидальная резьба типа ТТ; 5 — внутренняя кольцевая выточка; б — высаженный конец трубы; 7 — гладкая часть трубы; 8 — замковый ниппель; 9 — конический стабилизирующий поясок

Рис. 8. Профиль резьбы ТТ

  Для повышения износостойкости резьбы фосфатируют. Для особо сложных  условий применяют высокопрочные  замки ЗШК-178В с пределом текучести материала 980 МПа с резьбой повышенной износостойкости МК 148x7,257x1:6 — ЗШК-178М (ТУ 26-02-989-84).

  Бурильные трубы всех этих 4 типов и замки  к ним изготовляются как с правой, так и с левой резьбой. В обозначении изделия с левой резьбой ставится дополнительная буква Л, а на самом изделии наносится опознавательный знак. Бурильная колонна с левой резьбой применяется для ликвидации аварий с бурильной колонной (путем отвинчивания части аварийной колонны левым вращением).

4.2. СТАЛЬНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ  ТРУБЫ С ПРИВАРЕННЫМИ ЗАМКАМИ

             Соединение бурильных  труб при помощи замков на резьбе имеет  недостатки: для соединения двух труб требуется не одно, а три резьбовых  соединения, что отражается на их прочности и герметичности, особенно в условиях высоких вибрационных нагрузок и больших избыточных внутренних давлений. Дополнительное упрочнение стабилизирующими поясками, внутренним упорным уступом и т.д. усложняет конструкцию и удорожает стоимость бурильных труб. От этих недостатков свободны бурильные трубы с приваренными замками (рис. 6.9), которые подразделяются на трубы с приваренными встык замками по внутренней высадке (ПВ), наружной высадке (ПН), комбинированной (внутренней и наружной) высадке (ПК).

  Получают  эти трубы путем приварки к трубным заготовкам соединительных концов — замков. Последние приваривают контактно-стыковой сваркой по высаженной части труб. Приваренные концы обрабатывают под ниппель и муфту и нарезают замковую резьбу по ГОСТ 5286 — 75. Сварной шов подвергают термообработке.

  Хорошо  зарекомендовали себя трубы типа ПК, выпускаемые по ТУ 14-3-1187-83 с замками по ТУ 26-02-964-83 и трубы по ТУ-14-3-1293-84 с замками по ТУ 39-10-082-84. Замки изготовляют из стали марки 40ХН с механическими свойствами по ГОСТ 5286-75. Замки к трубам получили шифр ЗП. Требования к соотношению прочностей материалов труб и замков такие же, что и для труб сборной конструкции.

Рис. 9. Бурильные трубы с приваренными замками:

а — с наружной высадкой; б — с внутренней высадкой; в — с комбинированной высадкой по ТУ 14-3-1293 — 84; / — замковая муфта; 2 — гладкая часть трубы; 3 — замковый ниппель; 4 — место маркировки трубы; 5 — сварной шов       Таблица .3 Бурильные трубы с приваренными замками

    
 

      Основные характеристики этих труб приведены в табл. 3.

  Длина труб 2 типа составляет 8 — 8,6 м, а 3 типа — 11,9 — 12,5 м.

 

  

4.3. БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОБУРЕНИЯ

             Для электробурения применяются бурильные трубы  с высаженными концами и навинченными замками ЗУ и трубы с приваренными замками с вмонтированными по оси кабельными секциями. Главной  особенностью этих труб является наличие расположенного по оси труб токоподвода для питания электробура.

  Выпускаются эти трубы из стали групп прочности  Д, К, Е длиной 12 м.

Их основные характеристики приведены в табл. 6.4.

4.4. ЛЕГКОСПЛАВНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

             С увеличением глубины  бурения появилась необходимость в создании легкосплавных бурильных труб (ЛБТ). Эти трубы, несмотря на большую толщину стенки по сравнению со стальными трубами такого же диаметра, имеют в 2 — 2,5 раза меньший вес в воздухе. Это отношение становится еще больше в среде жидкости, особенно в утяжеленных растворах. Поэтому предельная глубина их спуска в 3 — 4 раза больше, чем стальных труб.

  В настоящее время ЛБТ широко применяются  в эксплуатационном бурении. Иногда применяют комбинированную бурильную колонну, устанавливая ЛБТ лишь в средней части ее. Это также позволяет значительно уменьшить вес и увеличить предельную глубину спуска колонны. ЛБТ нашли применение также в разведочном, структурно-поисковом бурении и при капитальном ремонте скважин.

По конструкции  ЛБТ подразделяются на следующие типы:

трубы сборной  конструкции;

трубы цельной  конструкции (беззамковые ЛБТ).

Основные характеристики труб для электробурения 

Таблица .4

 

ЛБТ СБОРНОЙ  КОНСТРУКЦИИ

             ЛБТ сборной конструкции (рис. 6.10) выпускаются по ГОСТ 23786 — 79 с классификацией по конструкции, виду прочности и термостойкости. По конструктивным особенностям они делятся на трубы следующих подтипов:

1. гладкие по всей длине;
2. с внутренними концевыми утолщениями (тип ТБ);
3. с протекторным утолщением и внутренними концевыми утолщениями (тип ТБП);

4) с коническими стабилизирующими поясками. 
По термостойкости они делятся на трубы:

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 трубах 1 — 4 типов применена  резьба треугольного профиля по ГОСТ 631 — 75 (как и в стальных трубах типов В и Н). Однако допускается (по договоренности с заказчиком) поставка труб без резьбы и замков. Трубы 2-го типа изготовляются диаметрами 54, 64, 73, 90, 103 и 108 мм с толщиной стенки 7,5,

Рис. 10. Легкосплавные бурильные трубы:

о — с внутренними концевыми утолщениями и навинченным замком; 6 — с внутренними концевыми утолщениями и протекторным утолщением (без резьбы); / — муфта; 2 — труба; 3 — ниппель; 4 — концевые утолщения; 5 — протекторное утолщение

 

8 и 9 мм и длиной от 4,5 до 9 м в  зависимости от диаметра и  используются в структурно-поисковом,  разведочном бурении или при  капитальном ремонте скважин.  В глубоком эксплуатационном бурении применяются трубы диаметром 114 — 170 мм длиной 12 м.

  Основные  характеристики труб с концевыми  утолщениями и навинченными замками (рис. 6.10, а) и с концевыми и протекторным утолщениями без резьбы (рис. 6.10, б) приведены в табл. 6.5.

  ЛБТ изготовляются методом прессования  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. 6.6 [2, 3].

  Разработаны конструкции труб с коническими  стабилизирующими поясками по аналогии с трубами ВК, которые получили шифр ЛБТВК и замки к ним ЗЛК. Они выпускаются диаметров 103, 114, 129, 140 и 147 мм. В трубах и трубных концах замков использована трубная трапецеидальная резьба ТТ по ГОСТ 631 -75.

Таблица  5

ЛБТ, применяемые  в эксплуатационном бурении 

 

Механические  свойства материалов из сплавов алюминия

Таблица  6

    

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 150 °С не рекомендуется, разработаны трубы из сплава АК41Т1 для повышенных температур. Механические свойства этих сплавов также приведены в табл. 6.6.

  Изготовление  ЛБТ методом прессования обеспечивает повышенную чистоту их внутренней поверхности, благодаря чему гидравлические потери в них снижаются примерно на 20 %. Диамагнитность ЛБТ позволяет проводить инклинометрические работы через спущенную колонну. Использование ЛБТ значительно снижает трудоемкость СПО, сокращает расход талевого каната, тормозных колодок лебедки, энергии, транспортные расходы. Однако ЛБТ нельзя использовать при рН > 10 из-за коррозии. Недопустимы и кислотные ванны для освобождения прихваченной колонны.

  Большие возможности к еще более широкому использованию ЛБТ откроются после промышленного освоения способа крепления к ним стальных замков сваркой трением, создания более износо- и коррозионностойких и дешевых легких сплавов.

ЛБТ ЦЕЛЬНОЙ  КОНСТРУКЦИИ

             Эти ЛБТ не имеют  присоединенных деталей. Они соединяются между собой при помощи замковой резьбы, нарезаемой на утолщенных концах труб: под замковую муфту с одного конца и замковый ниппель — с другого.