На концах тела бурильных труб 1 4 типов нарезают
Обновлено: 07.07.2024
ТРУБЫ БУРИЛЬНЫЕ С ВЫСАЖЕННЫМИ КОНЦАМИ И МУФТЫ К НИМ
Для увеличения толщины стенок и прочности бурильных труб в нарезанной части концы их высаживаются внутрь или наружу (ГОСТ 631-75). Бурильные трубы соединяются в колонну с помощью замков. На конец трубы (типов 1, 2, по ГОСТ 631-75) навинчивается на резьбе треугольного профиля муфтовая или ниппельная часть замка. С целью упрочнения и исключения возможности усталостного разрушения трубы по трубной резьбе применяются бурильные трубы (типов 3, 4, по ГОСТ 631 - 75) с высаженными внутрь и наружу концами и коническими стабилизирующими поясками. В практике бурения их называют соответственно ТБВК, ТБНК.
Короткие трубы (6 м) с резьбой треугольного профиля предварительно соединяются между собой соединительными муфтами.
Резьбовые части труб типа 1 и муфт к ним должны соответствовать рис. 11.7; типа 2 - рис. 11.8; типа 3 - рис. 11.9,а; типа 4 - рис. 11.9, б. Трубы типов 1, 2 изготовляются с правой и левой резьбами, трубы типов 3, 4 - с правой резьбой и по соглашению потребителя с изготовителем - с левой. Трубы всех типов изготовляются длиной: 6,8 и 11,5 м при условном диаметре труб 60-102 мм; 11,5 м- при условном диаметре труб 114 - 168 мм.
В поставляемой партии допускается до 25 % труб длиной 8 м и до 8 % - длиной 6 м. С согласия потребителя допускается изготовление труб диаметром 114 мм, длиной 6 и 8 м. Длина трубы определяется расстоянием между ее торцами, а при наличии навинченной муфты - расстоянием от свободного торца муфты до последнего витка резьбы другого конца трубы.
Рис. 11.7. Трубы типа 1 с высаженными внутрь концами и муфты к ним: а - труба; б - муфта
Кривизна труб на концевых участках, равных одной трети длины трубы, не должна превышать 1,3 мм на 1 м. Общая кривизна трубы (стрела прогиба) на середине длины трубы не должна превышать 1/2000 длины трубы. Кривизна конца трубы - частное от деления стрелы прогиба на расстояние от места измерения до ближайшего конца трубы. Длина высадки в расчет не принимается.
Примеры условных обозначений бурильных труб и муфт к ним.
Труба В-114х9-Д ГОСТ 631-75 - труба бурильная типа 1, условный диаметр 114 мм, толщина стенки 9 мм, группа прочности Д, обычной точности.
Труба ВП-114х9-Д ГОСТ 631-75 - то же, повышенной точности.
Муфта В-114-Д ГОСТ 631 -75 - муфта к трубе типа 1, условный диаметр 114 мм, группа прочности Д.
Рис. 11.8. Трубы типа 2 с высаженными наружу концами и муфты к ним:
а — труба; б — муфта
Труба Н-114х-Д ГОСТ 631-75 - труба бурильная типа 2, толщина стенки 9 мм, группа прочности Д, обычной точности.
Труба НП-114х9-Д ГОСТ 631-75 - то же, повышенной точности.
Муфта Н-144-Д ГОСТ 631-75 - муфта к трубе типа 2, условный диаметр 114 мм, группа прочности Д.
Труба ВК-114х9-Д ГОСТ 631-75 - труба бурильная типа 3, далее то же.
Труба НК-114х9-Д ГОСТ 631-75 - труба бурильная типа 4, далее то же.
Для труб и муфт с левой резьбой в условном обозначении после слов "труба" или "муфта" ставится буква Л.
На наружной и внутренней поверхностях труб и муфт не допускаются плены, раковины, закаты, расслоения, трещины и песочины.
Рис. 11.9. Трубы с коническим стабилизирующим пояском:
а -конец трубы типа 3 с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками; б - конец трубы типа 4 с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками
Допускаются вырубка и зачистка указанных дефектов только вдоль оси трубы при условии, что глубина этих вырубок не выводит толщину стенки за предельные минусовые отклонения. Заварка, зачеканка или заделка дефектов не допускается.
Поверхность высаженной части трубы и место перехода ее к телу трубы не должны иметь резких уступов. На внутренней поверхности переходной части высаженных наружу концов бурильных труб типа 4 всех диаметров допускается одно пологое кольцевое незаполнение шириной не более 40 мм, причем наименьшая толщина стенки в этих местах должна быть на 2 мм больше номинальной толщины стенки данного типоразмера труб. На внутренней поверхности высаженных наружу концов труб типа 2 допускаются следы исправления дефектов и отдельные пологие незаполнения металлом глубиной до 2 - 3 мм, шириной до 20 мм и протяженностью по окружности до 25 - 50 мм (меньшие размеры для труб диаметром 60-102 мм, большие - для труб диаметром 114-140 мм).
Профиль резьбы труб типов 1, 2 и муфт к ним (рис. 11.10) имеет следующие размеры:
Шаг резьбы Р,мм. 3,175
Глубина резьбы h1, мм. 1,810
Рабочая высота профиля h,мм. 1,734
Радиусы закругления, мм:
Зазор z, мм. 0,076
Соответствующие размеры резьбовых соединений бурильных труб типов 1, 2 приведены на рис. 11.11.
Профиль трапецеидальной резьбы труб типов 3, 4 и их резьбовые соединения приведены соответственно на рис. 11.12 и 11.13.
К высаженному концу труб ВК, НК предъявляются следующие требования. Торец трубы должен быть перпендикулярен к оси резьбы. Неперпендикулярность не более 0,06, неплоскостность - не более 0,1 мм. Оси резьбы и конического стабилизирующего пояска должны совпадать. Допустимое отклонение от соосности не более 0,04 мм. Разностенность в плоскости торца трубы должна быть не более: 4 мм для труб диаметром 73 мм; 4,5 мм для труб диаметром 89, 102 мм; 5 мм для остальных диаметров труб 114, 127, 140 мм. Поверхности конического стабилизирующего пояска и торца трубы должны быть гладкими, без заусенцев и других дефектов. На наружной поверхности высаженной части трубы, подвергающейся механической обработке, допускается выполнять переход с конического стабилизирующего пояска на цилиндрическую поверхность под утлом не более 15° к оси трубы. Место перехода механически обработанной поверхности трубы к необработанной поверхности наружного диаметра высадки
Рис. 11.10. Профиль резьбы бурильных труб типов 1, 2 и муфт к ним с треугольной резьбой:
1 - муфта; 2 - труба; I - линия, параллельная оси резьбы; II - линия среднего диаметра резьбы
Рис. 11.11. Резьбовое соединение бурильных труб типов 1, 2:
Рис. 11.12. Профиль трапецеидальной резьбы труб типов 3, 4:I - линия, параллельная оси резьбы трубы; II - ось резьбы трубы
Рис. 11.13. Резьбовое соединение бурильных труб типов 3, 4:I - основная плоскость; II - расчетная плоскость конического стабилизирующего пояска; III - ось резьбы
допускается выполнять под углом не более 15° к оси трубы. Наружный диаметр высадки должен допускать прохождение гладкого калибра-кольца диаметром на 2,5 мм меньше диаметра высадки.
Трубы и муфты в зависимости от групп прочности изготовляются из углеродистых (сталь марки 45) и легированных сталей марок 38ХНМ, 36Г2С, 35Г2СВ и др. Трубы групп прочности К, Е изготовляются из легированных сталей путем нормализации с отпуском или из углеродистых сталей (закалка, отпуск) группы прочности Л, а трубы групп прочности выше Л (М, Р) - из легированных сталей (закалка - отпуск).
Муфты для труб типов 1, 2 диаметром 114 мм и менее должны изготовляться из сталей группы прочности с более высокими механическими свойствами. По соглашению изготовителей и потребителя допускается изготовление труб и муфт одной группы прочности.
Трубы диаметром выше 114 мм и муфты к ним изготовляются одной группы прочности.
На каждой бурильной трубе на расстоянии 0,4- 0,6 м от ее конца наносится маркировка клеймами: номер трубы, группа прочности, толщина стенки, наименование или товарный знак завода-изготовителя, месяц и год выпуска.
Клеймо должно быть обведено светлой краской. На каждой муфте должен быть выбит товарный знак завода-изготовителя. Все клейма на трубе и муфте наносятся вдоль образующей. Рядом с клеймами на каждой трубе вдоль образующей наносится маркировка устойчивой светлой краской.
На концах тела бурильных труб 1 4 типов нарезают
ГОСТ 32696-2014
(ISO 11961:2008)
ТРУБЫ СТАЛЬНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ДЛЯ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Steel drill pipes for petroleum and natural gas industries. Specifications
* В ИУС N 2-2016 ГОСТ 32696-2014 приводится с
МКС 77.140.75, 75.180.10, здесь и далее по тексту. -
Примечание изготовителя базы данных.
Дата введения 2016-01-01
Цели и принципы, основной порядок работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 357 "Стальные и чугунные трубы и баллоны", Открытым акционерным обществом "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 357 "Стальные и чугунные трубы и баллоны"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 июня 2014 г. N 45)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июля 2015 г. N 989-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32696-2014 (ISO 11961:2008) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2016 г.
5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ISO 11961:2008* "Petroleum and natural gas industries - Steel drill pipe" (ISO 11961:2008 Нефтяная и газовая промышленность. Трубы стальные бурильные) путем:
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
- внесения дополнительных слов (фраз, показателей, ссылок), выделенных в тексте настоящего стандарта полужирным курсивом*;
* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Предисловие", "Введение", 5 "Информация, которую должен предоставить потребитель при оформлении заказа на бурильные трубы", приложениях ДА и ДВ приводятся обычным шрифтом; отмеченные по тексту знаком "**" - полужирным курсивом, остальные по тексту документа приводятся курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.
- внесения дополнительных структурных элементов (пунктов, подпунктов, абзацев, терминологических статей), выделенных в тексте настоящего стандарта вертикальной линией, расположенной на полях этого текста;
- изменения отдельных структурных элементов (подразделов, пунктов, подпунктов, абзацев, таблиц и рисунков), выделенных в тексте настоящего стандарта курсивом и вертикальной линией, расположенной на полях этого текста;
- изменения отдельных слов (фраз, показателей), выделенных в тексте настоящего стандарта курсивом;
- изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ Р 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3). Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДГ.
Степень соответствия - модифицированная (MOD)
6 Настоящий стандарт разработан на основе национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 54383-2011 (ИСО 11961:2008) "Трубы стальные бурильные для нефтяной и газовой промышленности. Технические условия".
7 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС, N 3, 2020
Введение
Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ISO 11961:2008 с поправкой N 1 в связи с необходимостью дополнения размеров и групп прочности бурильных труб, широко применяемых в российской нефтяной и газовой промышленности.
Модификация настоящего стандарта по отношению к международному стандарту заключается в следующем:
- раздел 2 исключен. Содержание раздела 2 включено в раздел 3, как напрямую относящееся к применению ссылочных нормативных документов;
- раздел 4 разделен на два самостоятельных раздела (3 и 4), что обусловлено большим объемом раздела;
- наименование некоторых терминов приведено к наименованию, применяемому в национальной промышленности, так например, термин "роторное упорное соединение" заменен термином "резьбовое упорное соединение", термины "шейки замка", "шейка муфты", "шейка ниппеля" - терминами "хвостовики замка", "хвостовик муфты", "хвостовик ниппеля";
- заменены некоторые обозначения и показатели для приведения в соответствие с обозначениями и показателями, принятыми в системе единиц СИ и национальной стандартизации;
- введены дополнительные термины, традиционно применяемые в национальной промышленности, для уточнения применяемых понятий;
- исключены значения показателей, выраженные в американской системе единиц, которые нецелесообразно применять в национальной стандартизации, и соответствующие приложения C и F;
- изменена точность значений длины муфты и ниппеля по наружной поверхности и , диаметра фаски упорных поверхностей замка с двух десятичных знаков на один десятичный знак после запятой, в соответствии с указанными для этих размеров предельными отклонениями;
- американские условные обозначения размеров труб Ряд 1 и Ряд 2 заменены соответствующими значениями наружных диаметров и толщин стенок, исключены соответствующие термины "Ряд 1 (label 1)", "Ряд 2 (label 2)";
- дополнена группа прочности D, широко применяемая в национальной промышленности, и связанные с ней показатели, слова, фразы и положения. Соответствие групп прочности тел бурильных труб и свойств замков при растяжении и типов резьбовых упорных соединений приведено в приложении ДА;
- дополнены три размера бурильных труб групп прочности D и E с внутренней высадкой 73,02x9,19; 88,90x9,35 и 88,90x11,40 мм, широко применяемые в национальной промышленности, и связанные с ними показатели;
- дополнительно внесена возможность изготовления замков с резьбовыми соединениями по ГОСТ 28487-2018, эквивалентными и взаимозаменяемыми с соединениями по ISO 10424-2:2007;
- из стандарта исключены ссылки на стандарты АНИ, с сохранением ссылок на аналогичные стандарты ИСО или АСТМ;
- из стандарта исключены положения, связанные с лицензированием, проводимым Американским нефтяным институтом;
- стандарт дополнен приложением ДБ, в котором приведен расчет приблизительной массы единицы длины бурильных труб.
Сравнение структуры настоящего стандарта и стандарта ISO 11961:2008 приведено в приложении ДВ.
По сравнению с ISO 11961:2008 область применения настоящего стандарта после дополнения группой прочности Д, размерами бурильных труб и резьбовыми соединениями замков, широко применяемыми в российской промышленности, охватывает все группы прочности, размеры бурильных труб и резьбовые соединения замков, предусмотренные в Российской Федерации и ГОСТ 27834-95. По сравнению с этими стандартами, настоящий стандарт:
- содержит большие возможности для потребителя по выбору уровня требований и качества, видов дополнительного контроля и испытаний изделий;
- устанавливает свойства изделий, востребованные в современной нефтяной и газовой промышленности;
- регламентирует организацию и проведение операций контроля качества изделий, в том числе неразрушающего контроля, на различных стадиях производства;
- учитывает требования ГОСТ ISO 9001, регламентирует процессы прослеживаемости и идентификации изделий, контроля и валидации процессов, сохранения записей.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на стальные бурильные трубы с высаженными концами и приваренными замками, предназначенные для бурения и добычи в нефтяной и газовой промышленности, поставляемые по трем уровням требований к продукции (PSL-1, PSL-2 и PSL-3). Основными для настоящего стандарта являются требования PSL-1. Требования, устанавливаемые уровнями требований PSL-2 и PSL-3, приведены в приложении E.
Настоящий стандарт распространяется на бурильные трубы следующих групп прочности:
- бурильные трубы групп прочности D и E;
- высокопрочные бурильные трубы групп прочности X, G и S.
Стандартная конфигурация бурильной трубы, ее основные элементы и их длины указаны на рисунке B.1 (приложение B). Перечень бурильных труб, на которые распространяется настоящий стандарт, их основные размеры и масса приведены в таблице A.1 (приложение A).
Настоящий стандарт может быть также применен к бурильным трубам с типами резьбовых упорных соединений, не предусмотренных настоящим стандартом.
По согласованию между потребителем и изготовителем настоящий стандарт может быть применен к телу бурильных труб и/или замкам других размеров. В приложении D приведены дополнительные требования, касающиеся испытаний на ударный изгиб, неразрушающего контроля, размера партии, документации и маркировки, которые могут быть согласованы между потребителем и изготовителем.
В настоящем стандарте не рассматриваются эксплуатационные свойства бурильных труб.
1 В настоящем стандарте для обозначения бурильных труб применяют следующие показатели: наружный диаметр и толщина стенки тела труб, группа прочности (D, E, X, G или S), тип высадки и тип резьбового упорного соединения. Обозначение применяют для идентификации бурильных труб при оформлении заказа.
2 Требования к резьбовым соединениям замков приведены в стандартах [1], [2] и ГОСТ 28487**.
3 Эксплуатационные свойства бурильных труб приведены в стандарте [3].
2 Нормативные ссылки
Использование для метода испытаний одновременной ссылки на два стандарта означает, что такие стандарты взаимозаменяемы по своим требованиям.
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.
На концах тела бурильных труб 1 4 типов нарезают
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТРУБЫ БУРИЛЬНЫЕ СТАЛЬНЫЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ
Общие технические условия
Steel universal drill rods.
General specifications
* В указателе "Национальные стандарты" 2004 год указан ОКС 73.100.30. - Примечание "КОДЕКС".
Дата введения 2000-01-01
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации МТК 309 "Оборудование геологоразведочное"
ВНЕСЕН Министерством природных ресурсов Российской Федерации
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 28 января 1999 г. N 17
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на стальные бурильные трубы с приваренными замками для бурения скважин при поисках и разведке на твердые полезные ископаемые и воду, инженерно-геологических изысканиях, строительстве колонковым и бескерновым способом твердосплавными и алмазными коронками и долотами всех видов, в том числе с применением забойных гидро- и пневмоударников.
Стандарт не распространяется на утяжеленные бурильные трубы, трубы для бурения со съемными керноприемниками и гидротранспортом керна.
Трубы должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 9.014-78 ЕСЗКС. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования
Добыча нефти и газа
Бурильные трубы
Для передачи вращения БК от ротора или реактивного момента от забойного двигателя к ротору при одновременном осевом перемещении БК и передаче бурового раствора от вертлюга в БК служат ведущие бурильные трубы (ВБТ, рис. 3.11.).
При бурении нефтяных и газовых скважин применяют ВБТ сборной конструкции, состоящие из квадратной толстостенной штанги 2 с просверленным каналом, верхнего штангового переводника (ПШВ) 1 с левосторонней резьбой и нижнего штангового переводника (ПШН) 3 с правосторонней резьбой.
Для защиты от износа замковой резьбы ПШН, подвергающейся многократным свинчиваниям и развинчиваниям при наращивании БК и спуско-подъемных работах, на ПШН дополнительно навинчивают предохранительный переводник.
По ТУ 14-3-126 предусматривается выпуск ВБТ с размерами сторон квадратной штанги 112х112, 140х140, 155х155. Размер присоединительной резьбы, соответственно, З-117 (З-121; З-133); З-140 (З-147); З-152 (З-171).
Квадратные штанги для ВБТ изготавливают длиной до 16,5 м из стали групп прочности Д и К (предел текучести 373 и 490 МПа), а переводники ПШН и ПШВ – из стали марки 40ХН (с пределом текучести 735 МПа).
3.2.2. СТАЛЬНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ
В настоящее время в нефтегазовой промышленности широко используются стальные бурильные трубы с приваренными замками (ТБП, рис. 3. 12.)
Бурильная труба состоит из трубной заготовки и присоединительных концов (замковой муфты и замкового ниппеля). Последние соединяются с трубной заготовкой либо посредством трубной резьбы (профиль по ГОСТ 631) и представляют собой бурильную трубу сборной конструкции, либо посредством сварки. Для свинчивания в свечи на присоединительных концах нарезается замковая резьба по ГОСТ 5286 (на ниппеле наружная, на муфте внутренняя). Для увеличения прочности соединений концы трубных заготовок «высаживают», т.е. увеличивают толщину стенки.
Стальные бурильные трубы с приваренными замками предназначены преимущественно для роторного способа бурения, но также используются и при бурении с забойными гидравлическими двигателями.
ТБП выпускают в соответствие с ГОСТ Р 50278 трех разновидностей:
- ПВ – с внутренней высадкой;
- ПК – с комбинированной высадкой;
- ПН - с наружной высадкой.
Изготовляют трубные заготовки из стали групп прочности Д, Е, Л, М, Р с пределом текучести, соответственно: 373, 530, 637, 735, 882 МПа длиной 12 м. Присоединительные концы – бурильные замки изготовляют по ГОСТ 27834-95 из стали 40 ХН (предел текучести 735 МПа) для труб из стали групп прочности Д, Е. Для труб из стали групп прочности Л, М, Р замки изготовляются из стали 40ХМФА (предел текучести 980 МПа).
Основные параметры ТБП, наиболее распространенные в Западной Сибири:
· условные диаметры труб 114, 127, 140 мм («условный» – означает округленный до целого значения);
· -условная толщина стенки 9, 11, 13 мм
· - типоразмеры замков ЗП-159, ЗП-162, ЗП-178 (где 159, 162, 178 – наружный диаметр бурильного замка), соответственно для труб с условным диаметром 114, 127, 140;
· -присоединительная резьба, соответственно, З-122; З-133; З-147;
· -средневзвешенная масса одного погонного метра таких труб приблизительно равна 32 кг.
Условное обозначение трубы бурильной с комбинированной высадкой и приваренными замками условным диаметром 127 мм и условной толщиной стенки 9 мм из стали группы прочности Д:
ПК-127Х9 Д ГОСТ Р 50278
3.2.3. Легкосплавные бурильные трубы
Легкосплавные бурильные трубы сборной конструкции (ЛБТ, рис. 3. 13.) по ГОСТ 23786 применяют при бурении с использованием забойных гидравлических двигателей. Низкая плотность материала – 2,78 г/см3. (у стали 7,85 г/см3) позволяет значительно облегчить бурильную колонну без потери необходимой прочности. Для изготовления трубных заготовок ЛБТ используется дюраль Д16 (сплав из системы «Алюминий-Медь-Магний»), для повышения износостойкости упрочняемая термообработкой и получившая шифр Д16Т. Предел текучести Д16Т составляет 330 Мпа. Бурильные замки для ЛБТ изготовляют согласно ТУ 39-0147016-46 из стали марки 40ХН (предел текучести 735 МПа) облегченной конструкции - ЗЛ
Основные параметры ЛБТ, наиболее распространенные в Западной Сибири:
- условные диаметры труб 114, 129, 147 мм;
- условная толщина стенки 9, 11, 13, 15, 17 мм;
- типоразмеры замков ЗЛ-140, ЗЛ-152, ЗЛ-172, (где 140, 152, 172, – наружный диаметр бурильного замка), соответственно для труб с условным диаметром 114, 129, 147;
- присоединительная резьба, соответственно, З-121; З-133; З-147;
- средневзвешенная масса одного погонного метра таких труб приблизительно равна 16 кг.
Условное обозначение трубы бурильной из сплава Д16Т условным диаметром 147 мм и условной толщиной стенки 11 мм:
Д16Т-147Х11 ГОСТ 23786
Кроме пониженной массы у ЛБТ есть еще ряд достоинств. Во-первых, наличие гладкой внутренней поверхности, что снижает гидравлические сопротивления примерно на 20% по сравнению со стальными бурильными трубами одинакового сечения. Чистота внутренней поверхности ЛБТ достигается прессованием при изготовлении. Во-вторых, диамагнитность, что позволяет зенитный угол и азимут скважины замерять инклинометрами, спускаемыми в бурильную колонну.
Однако ЛБТ имеют и ряд недостатков: нельзя эксплуатировать БК при температурах выше 150 градусов Цельсия, так как прочностные свойства Д16Т начинают снижаться. Недопустимо их эксплуатировать также в агрессивной (кислотной или щелочной среде).
3.2.4. УТЯЖЕЛЕННЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ
Для увеличения веса и жесткости БК в ее нижней части устанавливают УБТ, позволяющие при относительно небольшой длине создавать частью их веса необходимую нагрузку на долото.
В настоящее время наиболее широко используются следующие типы УБТ:
- - горячекатанные (УБТ), изготавливаемые по ТУ 14-3-385;
- - сбалансированные (УБТС), изготавливаемые по ТУ 51-744.
УБТ этих типов имеют аналогичную беззамковую (отсутствуют отдельные присоединительные концы) толстостенную конструкцию и поставляются в комплекте. Комплект УБТ имеет одну наддолотную трубу с двумя муфтовыми концами, а остальные – промежуточные (верхний конец муфтовая резьба, нижний – ниппельная). Горячекатанные УБТ выполняются гладкими по всей длине. На верхнем конце УБТС выполняется конусная проточка для лучшего захвата клиньями при спуско-подьемных работах.
Горячекатанные УБТ используются преимущественно при бурении с забойными гидравлическими двигателями. Их изготовляют из сталей группы прочности Д и К (предел текучести 373 и 490 МПа) методом прокатки, что обуславливает их недостаточную прочность, особенно в резьбовых соединениях. Кроме того, они имеют значительные допуски на кривизну, разностенность и овальность. При вращении УБТ это приводит к биению БК и значительным усталостным перегрузкам.
Основные параметры УБТ, наиболее распространенные в Западной Сибири:
- -номинальные наружные диаметры труб 146, 178, 203 мм;
- -номинальный диаметр промывочного канала 74; 90, 100 мм;
- длина труб, соответственно 8,0; 12,0; 12,0 м;
- присоединительная резьба, соответственно З-121; З-147; З-171;
- масса одного погонного метра таких труб равна, соответственно, 97,6; 145,4; 193 кг.
Условное обозначение УБТ наружным диаметром 178 мм и диаметром промывочного канала 90 мм из стали группы прочности Д:
УБТ 178х90 Д ТУ 14-3-385
Основные параметры УБТС, наиболее распространенные в Западной Сибири:
- -номинальные наружные диаметры труб 178, 203, 229 мм;
- -номинальный диаметр промывочного канала 80; 80, 90 мм;
- длина труб 6,5 м;
- присоединительная резьба, соответственно, З-147; З-161; З-171;
- масса одного погонного метра таких труб равна, соответственно, 156; 214,6; 273,4 кг.
Условное обозначение УБТС наружным диаметром 178 мм с присоединительной замковой резьбой З-147:
УБТС 2 178/ З-147 ТУ 51-774
Переводники предназначены для соединения элементов БК с резьбами различных типов и размеров. Переводники согласно ГОСТ 7360 разделяются на три типа:
Переводники переходные (ПП, рис. 3.15.а), предназначенные для перехода от резьбы одного размера к резьбе другого. ПП имеющие замковую резьбу одного размера называются предохранительными.
2) Переводники муфтовые (ПМ, рис. 3.15.б) для соединения элементов БК, расположенных друг к другу ниппелями.
3) Переводники ниппельные (ПН, рис. 3.15.в) для соединения элементов БК, расположенных друг к другу муфтами.
Переводники каждого типа изготовляют с замковой резьбой как правого, так и левого направления нарезки. Резьба должна соответствовать ГОСТ 5286-75 для бурильных замков.
ГОСТ 7360 предусматривает изготовление 90 типоразмеров переводников, которые охватывают практически все необходимые случаи их применения.
Пример условного обозначения переводника типа ПП с резьбами муфтовой З-147, ниппельной З-171:
П - 147/171 ГОСТ 7360
То же, но с левой резьбой:
П - 147/171 –Л ГОСТ 7360
Переводники изготовляются из стали марки 40ХН (предел текучести 735 МПа).
3.2.6. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
Калибраторы служат для выравнивания стенок скважины и устанавливаются непосредственно над долотом. Используются как лопастные калибраторы с прямыми (К), спиральными (КС) и наклонными лопастями (СТ), так и шарошечные. Диаметры калибратора и долота должны быть равны. Материал вооружения – твердый сплав (К, КС), алмазы (СТ), «Славутич» (КС).
Центраторы предназначены для обеспечения совмещения оси БК с осью скважины в местах их установки.
Стабилизаторы, имеющие длину в несколько раз большую по сравнению с длиной центраторов, созданы для стабилизации зенитного угла скважины.
Фильтр служит для очистки бурового раствора от примесей, попавших в циркуляционную систему. Устанавливается фильтр между ведущей и бурильными трубами. Основной элемент фильтра – перфорированный патрубок, в котором задерживаются примеси и при очередном подъеме БК удаляются. Применение фильтра особенно необходимо при бурении с забойными гидравлическими двигателями.
Обратный клапан устанавливают в верхней части бурильной колонны для предотвращения выброса пластового флюида через полость БК.
Кольца-протекторы устанавливают на БК для защиты от износа кондуктора, технической колоны, бурильных труб и их соединительных элементов в процессе бурения и спуско-подъемных операций.
3.3. УСЛОВИЯ РАБОТЫ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
Условия работы БК при роторном способе бурения и при бурении с забойными двигателями различны.
При роторном бурении БК, передающая вращение от ротора к долоту и нагрузку на долото, испытывает действие ряда сил. Верхняя часть БК под действием сил собственного веса и перепада давления в промывочных отверстиях долота находится в растянутом, а нижняя, воспринимающая реакцию забоя в сжатом состоянии. Следовательно, в БК имеется сечение, в котором отсутствуют осевые растягивающие и сжимающие силы. Выше этого сечения действуют напряжения растяжения, возрастающие к вертлюгу, а ниже него – напряжения сжатия, увеличивающиеся к долоту.
Передаваемый БК вращающий момент приводит к возникновению в ней напряжений кручения, а вращение колонны с определенной частотой порождает центробежные силы и, следовательно, изгибающие напряжения. Первые уменьшаются от вертлюга к долоту, а вторые имеют максимальное значение в нижней части БК. Одновременное действие на БК перечисленных выше сил осложняет условия ее работы при роторном способе бурения.
При бурении с забойными двигателями БК не вращается и испытывает в основном в растянутой и сжатой частях колонны соответственно напряжения растяжения и сжатия.
Изгибающие нагрузки, возникающие при потере сжатой частью прямолинейной формы невелики. Незначителен и реактивный момент забойного двигателя, и поэтому касательные напряжения, действующие на БК в направлении к вертлюгу, не достигают опасных значений.
Аварии при роторном бурении происходят, в основном, из-за поломок БК по причине усталостного износа резьб, сварочного шва, материала трубной части и присоединительных элементов. Аварии при бурении с забойными двигателями происходят, в основном, из-за прихватов, неподвижно лежащей на стенке скважины БК, и размыва резьбовых соединений и стенок труб.
3.4. ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
При бурении нефтяных и газовых скважин применяют гидравлические и электрические забойные двигатели, преобразующие соответственно гидравлическую энергию бурового раствора и электрическую энергию в механическую на выходном валу двигателя. Гидравлические забойные двигатели выпускают гидродинамического и гидростатического типов. Первые из них называют турбобурами, а вторые – винтовыми забойными двигателями. Электрические забойные двигатели получили наименование электробуров.
Турбобур представляет собой многоступенчатую гидравлическую турбину, к валу которой непосредственно или через редуктор присоединяется долото.
Каждая ступень турбины состоит из диска статора и диска ротора (рис. 3.16).
В статоре, жестко соединенном с корпусом турбобура, поток бурового раствора меняет свое направление и поступает в ротор, где отдает часть своей гидравлической мощности на вращение лопаток ротора относительно оси турбины. При этом на лопатках статора создается реактивный вращающий момент, равный по величине и противоположный по направлению вращающему моменту ротора. Перетекая из ступени в ступень буровой раствор отдает часть своей гидравлической мощности каждой ступени. В результате вращающие моменты всех ступеней суммируются на валу турбобура и передаются долоту. Создаваемый при этом в статорах реактивный момент воспринимается корпусом турбобура и БК.
Работа турбины характеризуется частотой вращения вала n , вращающим моментом на валу М, мощностью N, перепадом давления DР и коэфициентом полезного действия h.
Как показали стендовые испытания турбины, зависимость момента от частоты вращения ротора почти прямолинейная. Следовательно, чем больше n, тем меньше М, и наоборот.
В этой связи различают два режима работы турбины:
1. тормозной, когда n = 0, а М достигает максимального значения,
2. холостой, когда n достигает максимального, а М = 0.
В первом случае необходимо к валу турбины приложить такую нагрузку, чтобы его вращение прекратилось, а во втором – совершенно снять нагрузку.
Максимальное значение мощности достигается при частоте вращения турбины n = n0.
Режим, при котором мощность турбины достигает максимального значения называется экстремальным. Все технические характеристики турбобуров даются для значений экстремального режима. В этом режиме работа турбобура наиболее устойчива, так как небольшое изменение нагрузки на вал турбины не приводит к сильному изменению n и, следовательно, к возникновению вибраций, нарушающих работу турбобура.
Режим, при котором коэффициент полезного действия h турбины достигает максимального значения называется оптимальным. При работе на оптимальном режиме, т.е. при одной определенной частоте вращения ротора турбины для данного расхода бурового раствора Q, потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в турбине DР минимальны.
При выборе профиля лопаток турбины стремятся найти такое конструктивное решение, чтобы при работе турбины кривые максимальных значений N и h располагались близко друг к другу. Линия давления DР таких турбин располагается почти симметрично относительно вертикали, на которой лежит максимум мощности.
Таким образом, при постоянном расходе бурового раствора Q параметры характеристики турбины определяются частотой вращения ее ротора n, зависящей от нагрузки на вал турбины (на долото).
При изменении расхода бурового раствора Q параметры характеристики турбины изменяются совершенно по другому.
Пусть при расходе бурового раствора Q1 и соответствующей этому значению частоте вращения ротора турбины n1 при оптимальном режиме турбина создает мощность N1 и вращающий момент М1 , а перепад давления в турбине составляет DР1. Если расход бурового раствора увеличить до Q2 , параметры характеристики турбины изменятся следующим образом:
N1 / N2 = (Q1 / Q2)3
М1 / М2 = (Q1 / Q2)2
DР1 / DР2 = (Q1 / Q2)2
Видно, что эффективность турбины значительно зависит от расхода бурового раствора Q. Однако увеличение расхода Q ограничивается допустимым давлением в скважине.
Параметры характеристики турбины изменяются также пропорционально изменению плотности бурового раствора r.
N1 / N2 = М1 / М2 = Р1 / DР2 = r1 / r2
Частота вращения ротора турбины n от изменения плотности r не зависит.
Параметры характеристики турбины изменяются также пропорционально изменению числа ступеней.
ГОСТ 26673 предусматривает изготовление бесшпиндельных (ТБ) и шпиндельных (ТШ) турбобуров.
Турбобуры ТБ применяются при бурении вертикальных и наклонных скважин малой и средней глубины без гидромониторных долот. Применение гидромониторных долот невозможно по тем причинам, что через нижнюю радиальную опору (ниппель) даже при незначительном перепаде давления протекает 10 – 25% бурового раствора.
Значительное снижение потерь бурового раствора достигается в турбобурах, нижняя секция которых, названная шпинделем, укомплектована многорядной осевой опорой и радиальными опорами, а турбин не имеет.
Присоединяется секция шпиндель к одной (при бурении неглубоких скважин), двум или трём последовательно соединённым турбинным секциям.
Поток бурового раствора, пройдя турбинные секции, поступает в секцию – шпиндель, где основная его часть направляется во внутрь вала шпинделя и далее к долоту, а незначительная часть – к опорам шпинделя, смазывая трущиеся поверхности дисков пяты и подпятников, втулок средних опор и средних опор. Благодаря непроточной конструкции опор и наличию уплотнений вала, значительно уменьшены потери бурового раствора через зазор между валом шпинделя и ниппелем.
Для бурения наклонно – направленных скважин разработаны шпиндельные турбобуры – отклонители типа ТО.
Турбобур – отклонитель состоит из турбинной секции и укороченного шпинделя. Корпуса турбинной секции и шпинделя соединены кривым переводником.
Для бурения с отбором керна предназначены колонковые турбобуры типа КТД, имеющие полый вал, к которому через переводник присоединяется бурильная головка. Внутри полого вала размещается съёмный керноприёмник. Верхняя часть керноприёмника снабжена головкой с буртом для захвата его ловителем, а нижняя – кернорвателем, вмонтированным в переводник. Для выхода бурового раствора, вытесняемого из керноприёмника по мере заполнения его керном, вблизи верхней части керноприёмника имеются радиально расположенные отверстия в его стенке, а несколько ниже их – клапанный узел. Последний предотвращает попадание выбуренной породы внутрь керноприёмника, когда он не заполняется керном, и в это время клапан закрыт.
Керноприёмник подвешан на опоре, установленной между переводником к БК и распорной втулкой. Под действием гидравлического усилия, возникающего от перепада давления в турбобуре и долоте, и сил собственного веса, керноприёмник прижимается к опоре и во время работы турбобура не вращается.
3.4.2. ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Рабочим органом винтового забойного двигателя (ВЗД) является винтовая пара: статор и ротор (рис. 3.17.).
Статор представляет собой металлическую трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращённых к ротору.
Ротор выполнен из высоколегированной стали с девятью винтовыми зубьями левого направления и расположен относительно оси статора эксцентрично.
Кинематическое отношение винтовой пары 9: 10 и соответствующее профилирование её зубьев обеспечивает при движении бурового раствора планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуются полости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.
Вращающий момент от ротора передаётся с помощью двухшарнирного соединения на вал шпинделя, укомплектованного многорядной осевой шаровой опорой и радиальными резино – металлическими опорами. К валу шпинделя присоединяется долото. Уплотнение вала достигается с помощью торцевых сальников.
ВЗД изготовляют согласно ТУ 39-1230.
Типичная характеристика ВЗД при постоянном расходе бурового раствора следующая. По мере роста момента М перепад давления в двигателе Р увеличивается почти линейно, а частота вращения вала двигателя снижается вначале незначительно, а при торможении – резко. Зависимости изменения мощности двигателя и К.П.Д. от момента М имеют максимумы. Когда двигатель работает с максимальным, режим называют оптимальным, а с максимальной мощностью – экстремальным. Увеличение нагрузки на долото после достижения экстремального режима работы двигателя приводит к торможению вала двигателя и к резкому ухудшению его характеристики.
Неэффективны и нагрузки на долото, при которых момент, развиваемый двигателем, меньше момента, обеспечивающего оптимальный режим его работы.
Характер изменения от момента М при любом расходе бурового раствора остаётся примерно одинаковым
Читайте также: