Легкосплавные бурильные трубы

ВЕДУЩИЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Ведущие бурильные трубы (ВБТ, рис. 2). служат в БК для:

1) передачи вращения от ротора (реактивного момента от забойного двигателя к ротору) к долоту через БК при одновременном осевом перемещении БК;

2) передаче бурового раствора от вертлюга в БК.

ВБТ имеет в сечении квадратную (а), шестигранную (б) или крестообразную форму (в).

ВБТ конструктивно выполняются в 2-х вариантах:

1) сборные, составленными из 3-х деталей;

2) цельными.

При бурении нефтяных и газовых скважин применяют ВБТ сборной конструкции, состоящие из:

1) квадратной толстостенной штанги 2 с просверленным каналом,

2) верхнего штангового переводника (ПШВ) 1 с левосторонней резьбой

3) 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 выпускают 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).

ТИПЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ.

2.1. СТАЛЬНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ (СБТ)

I. Стальные бесшовные бурильные трубыв соответствии с ГОСТ 631-75 выпускаются четырех типов:

1. С высаженными внутрь концами, с навинчиваемыми замками.

Труба В (ТБВ). Толщина стенки δ = 7-11 мм. Тип замка ЗШ, ЗН.

2. С высаженными наружу концами, с навинчиваемыми замками.

Труба Н (ТБН). δ = 8-11 мм. Тип замка ЗШ, ЗУ.

3. С высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками с навинчиваемыми замками.

Труба ВК (ТБВК, ВК). δ = 9-11 мм. Тип замка ЗШК, ЗУК.

4. С высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками с навинчиваемыми замками.

Труба НК (ТБНК, НК). δ = 9-11 мм. Тип замка ЗШК, ЗУК.

Трубы типов 1 и 2 длинной 6 и 8 м поставляются с соединительными муфтами, а длинной 11,5 м – без муфт. Допускается поставка труб длинной 6 и 8 м тоже без муфт.

Для труб типов 3 и 4 выпуск соединительных муфт стандартом не предусмотрен. 

II. В настоящее время в нефтегазовой промышленности широко используются стальные бурильные трубы с приваренными замками (ТБП), которые в соответствии с ГОСТ Р 50278-92 выпускаются трех типов:

1. С внутренней высадкой, с приваренными замками.

  Труба ПВ (ТБПВ, ПВ). δ = 8,4-11,4 мм. Тип замка ЗП.

2.  С наружной высадкой, с приваренными замками.

   Труба ПН (ТБПН, ПН). δ = 8,6-12,7 мм. Тип замка ЗП.

3. С комбинированной высадкой, с приваренными замками.

Труба ПК (ТБПК, ПК). δ = 7,1-12,7 мм. Тип замка ЗП.

Бурильная труба состоит из:

· трубной заготовки (тело трубы)

· присоединительных концов (замковой муфты и замкового ниппеля). Соединяются с трубной заготовкой либо посредством:

ü трубной резьбы (профиль по ГОСТ 631) - бурильные трубы сборной конструкции,

ü 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 (СБТ) с приваренными замками предназначены преимущественно для роторного способа бурения, но также используются и при бурении с забойными гидравлическими двигателями.

Изготовляют трубные заготовки из стали групп прочности Д, К, Е, Л, М, Р,Т с пределом текучести, соответственно: 373, 490, 539, 637, 735, 882, 980 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:

· 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: ТБП 127х9 Д  ТУ 14-3-385

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.

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:

1) одну наддолотную трубу с двумя муфтовыми концами,

2) 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 операциях (СПО) (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 ряд недостатков:

· недостаточную прочность, особенно в резьбовых соединениях.

· имеют значительные допуски на кривизну, разностенность и овальность (при вращении УБТ это приводит к биению БК и значительным усталостным перегрузкам).

Основные параметры УБТ:

· номинальные наружные диаметры труб 146, 178, 203 мм;

· номинальный диаметр промывочного канала 74; 90, 100 мм;

· длина труб, соответственно 8,0; 12,0 м;

· присоединительная резьба, соответственно З-121; З-147; З-171;

· масса одного погонного метра 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

Канал у таких труб просверлен, что обеспечивает его прямолинейность, а наружная поверхность подвергнута механической обработке, что обеспечивает равную толщину стенки и круглое сечение. Обкатка резьбы роликами и ее фосфатирование, термическая обработка концевой (0,8-1,2 м) поверхности труб значительно повышают их прочностные показатели.

Основные параметры УБТС:

· 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 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

Легкосплавные бурильные трубы

Бурильные замки для ЛБТ изготовляют согласно ТУ 39-0147016-46 из стали марки 40ХН (предел текучести 735 МПа) облегченной конструкции - ЗЛ

Основные параметры ЛБТ:

· 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 около 16 кг.

Условное обозначение трубы бурильной из сплава Д16Т условным диаметром 147 мм и условной толщиной стенки 11 мм:

                     Д16Т-147Х11    ГОСТ 23786

У ЛБТ есть ряд достоинств:

1) пониженная масса.

2) 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.

3) диамагнитность, что позволяет зенитный угол и азимут скважины замерять инклинометрами, спускаемыми в бурильную колонну.

Однако ЛБТ имеют и ряд недостатков:

1)нельзя эксплуатировать БК при температурах выше 150 °С, так как прочностные свойства Д16Т начинают снижаться.

2) недопустимо их эксплуатировать также в агрессивной(кислотной или щелочной среде).

ПЕРЕВОДНИКИ

Переводники предназначены для соединения элементов БК с резьбами различных типов и размеров. Переводники согласно ГОСТ 7360 разделяются на три типа:

1)Переводники переходные (ПП, рис.4.а), предназначенные для перехода от резьбы одного размера к резьбе другого. ПП имеющие замковую резьбу одного размера называются предохранительными.

2) Переводники муфтовые (ПМ, рис. 4.б) для соединения элементов БК, расположенных друг к другу ниппелями.

3) Переводники ниппельные (ПН, рис.4.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).