4.7. Компоновка и расчет бурильной колонны

4.7.1. Основные принципы компоновки бурильной колонны

Методика проектирования компоновки бурильных колонн распространяется на колонны, составленные из новых (1 класс) и частично изношенных (II, III классы) бурильных труб (БТ). В случае использования БТ II или III класса изменяются по сравнению с 1 классом только значения несущей способности труб при сохранении тех же значений, геометрических, массовых характеристик и нормативных запасов прочности.

Компоновка бурильной колонны (КБК) состоит из колонны бурильных труб (КБТ) и компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК). КБТ может быть составлена из одинаковых по своим номинальным характеристикам (типу, наружному диаметру, толщине стенки, группе прочности или марке стали, типоразмеру замков) труб либо из их комбинации.

Последовательно соединенные между собой бурильные трубы одного и того же наружного диаметра, толщины стенки и материала образуют ступени бурильной колонны. Если КБТ составлена из одних и тех же по номинальным характеристикам труб, она называется одноступенчатой, в противном случае – многоступенчатой.

Диаметры, толщины стенок труб и длины ступеней определяются из двух условий:

- обеспечения требуемой прочности КБК во всех ее частях;

- приемлемых гидравлических характеристик труб в скважине.

Способ составления КБК выбирается с учетом следующих факторов :способа бурения (режима вращения КБК), конструкции и глубины скважины, ожидаемого объема СПО, геологических условий (возможные осложнения и др.), имеющегося в буровом предприятии парка бурильных труб, их номинальных характеристик и фактического состояния (класса труб), стоимости труб, удобства работы с трубами (захват и удерживание их элеваторами или клиновыми захватами, свинчивание – развинчивание замковых соединений труб разного диаметра, распознавания труб, изготовленных из различных сталей, в условиях буровой).

При бурении с постоянным вращением труб предпочтение отдается (при прочих равных условиях) прочностным характеристикам труб, соответственно КБТ обычно составляется из стальных труб, а при бурении ГЗД – герметичности труб, причем в верхней части КБТ рекомендуется устанавливать ЛБТ. КБТ должна быть составлена таким образом, чтобы противостоять действию всех рассмотренных выше видов нагрузок и обеспечивать нормативные запасы прочности во всех своих частях и иметь в то же время минимальную массу и быть экономичной.

Проектирование КБК ведется в определенной последовательности.

Для обеспечения оптимальных гидравлических соотношений в соответствии с диаметром скважины формируют ступени бурильной колонны (определяются их длины, значение всех подходящих наружных диаметров труб). В зависимости от конструкции скважины, способа и условий бурения с учетом приоритета труб и их наличия производится выбор типоразмеров БТ.

Бурильные трубы располагаются в следующей последовательности: по типам БТ – в

зависимости от способа бурения, внутри каждого типа – по возрастанию наружного диаметра или толщины стенки, внутри группы БТ с одной толщиной стенки – по возрастанию группы прочности материала, внутри каждой группы прочности БТ – по возрастанию наружного диаметра замкового соединения. Подготовленная последовательность труб проверяется на соответствие: диаметру обсадной колонны, наружного диаметра тела трубы, наружного диаметра замковых соединений внутренним диаметрам соответствующих интервалов скважины. Далее путем их последовательного перебора составляется предварительная компоновка колонны, включая компоновку низа бурильной колонны, с учетом приведенных выше рекомендаций. При всех способах бурения рекомендуется устанавливать над УБТ секцию бурильных труб длиной не менее 250 – 300 м из стали более низкой группы прочности. При роторном бурения эти трубы должны обладать повышенным пределом выносливости.

На стыке с УБТ устанавливаются трубы (как минимум одна бурильная свеча) с максимальной толщиной стенки (для плавного перехода по жесткости от УБТ к КБТ).

Рекомендуемые диаметры БТ в зависимости от диаметра обсадных колонн и способа бурения (режима работы КБК) приведены в табл.4.14.

Таблица 4.14 - Рекомендуемые соотношения диаметров бурильных и обсадных колонн*, мм

Обсадная колонна	Бурильная колонна при бурении
	с кратковременно периодическим вращением КБК (бурение ЗД)	с постоянным вращением КБК (роторное бурение)
114 127 140 146 168 178 194 219 245 273 299 324 340 377 406 и более	89;102;(90;103) 102;(103);114 114;127;(129) 140;(147) 140;(147) 140;(147) 140;(147) 168;(170) 168;(170)	60 (64) 60 (64) 73 73 89 (90) 89;102;(90;103) 102; (103);114 102; (103);114 114;127; (129) 127;140(129;147) 140;(147) 140;(147) 140;(147) 168;(170)

* Из условия свободного прохождения через обсадную колонну; в скобках приведены диаметры ЛБТ