Функции, выполняемые бурильной колонной

Функции, выполняемые бурильной колонной определяются проводимыми в скважине работами. Главными из них являются следующие.

Функции в процессе механического бурения бурильная колонна:

1) является каналом для подведения на забой энергии, необходимой  для  вращения  долота:  

· механической – при роторном бурении;

·  гидравлической – при бурении с гидравлическими забойными двигателями (турбобур, винтовой забойный двигатель);

· электрической – при бурении электробурами (через расположенный внутри труб кабель);

2) воспринимает и передает на стенки скважины (при малой текущей глубине скважины так же на ротор) реактивный крутящий момент при бурении с забойными двигателями;

3) является каналом для осуществления круговой циркуляции рабочего агента (жидкости, газожидкостная смеси, газа); обычно рабочий агент по внутритрубному пространству движется вниз к забою, захватывает разрушенную породу (шлам), а далее по затрубному пространству движется вверх к устью скважины (прямая промывка);

4) служит для создания (весом нижней части колонны) или передачи  (при  принудительной подаче инструмента) осевой нагрузки на долото, воспринимая одновременно  динамическ ие нагрузки от работающего долота, частично гася и отражая их обратно на долото и частично пропуская их выше;

5) может служить каналом связи для получения информации с забоя или  передачи управляющего воздействия на скважинный инструмент.

При спускоподъемных операциях бурильная колонна служит:

· для спуска и подъема долота, забойных двигателей, различных забойных компоновок;

· для пропуска скважинных контрольно-измерительных приборов (КИП);

· для проработки ствола скважины, осуществления промежуточных  промывок с целью удаления шламовых пробок и др.

При креплении скважины она используется:

· для подготовки ствола к креплению;

· спуска и установки секций обсадных колонн, хвостовиков, летучек;

· цементирования скважин с целью закрепления обсадных колонн в стволе скважины и разобщения пластов.

При ликвидации осложнений и аварий, а так же проведении исследований в скважине и испытании пластов бурильная колонна служит:

· для закачки и продавки в пласт тампонирующих материалов;

· для спуска и установки пакеров с целью проведения гидродинамических исследований пластов путем отбора или нагнетания жидкости;

· для спуска и установки перекрывателей с целью изоляции зон поглощений, укрепления зон осыпаний или обвалов, установки цементных мостов и др.;

· для спуска ловильного инструмента и работы с ним.

При бурении с отбором керна (образца горной породы) со съемной колонковой трубой бурильная колонна служит каналом, по которому  осуществляется спуск и подъем колонковой трубы.

КЛАССИ Ф И К АЦ И Я БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Поскольку классификация бурильных труб, по какому-то единому классифицирующему признаку затруднительна, их  классификация может быть произведена лишь по преобладающему признаку.

Бурильные трубы могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. По категории скважин, для бурения которых  они  преимущественно предназначены:

·  бурильные трубы для структурно-поискового бурения (как правило, меньших  размеров)  и  капитального  ремонта скважин;

·  бурильные трубы  для эксплуатационного и  геолого-разведочного бурения.

2. По способу бурения:

· бурильные трубы для роторного бурения;

· бурильные трубы для бурения с гидравлическими забойными двигателями (ГЗД);

· бурильные трубы для электробурения.

3. По назначению:

· бурильные трубы (стальные БТ и ЛБТ);

· ведущие бурильные трубы;

· утяжеленные бурильные трубы;

· бурильные трубы для ликвидации аварий.

4. По материалу:

· стальные бурильные трубы;

· легкосплавные бурильные трубы.

5. По магнитным свойствам:

· бурильные трубы из магнитных материалов;

· бурильные трубы из немагнитных материалов (дюрали, немагнитной стали).

6. По прочности материала труб:

· обычной  прочности  (для стальных труб – из сталей различных групп прочности);

· повышенной прочности.

7. По способу соединения между собой:

· бурильные трубы сборной конструкции;

· бурильные трубы цельной конструкции (беззамковые бурильные трубы).

В связи с появлением в последнее время длинномерных гибких труб бурильные трубы можно классифицировать также по следующему признаку.

8. По способу составления колонны бурильных труб:

· бурильные трубы стандартной длины;

· непрерывные бурильные трубы (до 3000 м).

9. По фактическому состоянию труб в процессе их эксплуатации:

· бурильные трубы 1-го класса;

· бурильные трубы 2-го класса;

· бурильные трубы 3-го класса.

Так как классификация по этому признаку непосредственно связана с эксплуатацией труб, то содержание ее изложено в разделе 6.9.

В основу классификации труб по способу бурения (ГЗД и роторный) положено фактическое преимущественное использование их с этими способами бурения.

Следует отметить, что в настоящее время официальной классификации, принятой в трубной отрасли, пока не существует. Предложенную классификацию следует рассматривать как попытку систематизации всех применяющихся в настоящее время бурильных труб.

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.