Розділ 5 бурильна колона

5.1 Призначення, склад і основні вимоги

Бурильна колона призначена для виконання наступних функцій:

— передачі обертання від ротора породоруйнівному інструменту;

— передачі нерухомому столу ротора реактивного крутного моменту, виникаючого при бурінні свердловин вибійними двигунами;

— створення на долото осьового навантаження;

— підводу промивної рідини для очистки вибою свердловини від вибуреної породи, а також для приводу вибійних гідравлічних двигунів;

— підйому кернового матеріалу і спуску апаратури для досліджень в стовбурі свердловини;

— пророби і розширення стовбура свердловини, випробовування пластів, ліквідації аварій в свердловині.

Бурильна колона складається із ведучої труби, бурильних труб і обважених бурильних труб, які з'єднуються бурильними замками, муфтами і перевідниками. Ведуча труба з'єднується з вертлюгом і з допомогою затискачів взаємодіють з ротором бурової установки. Обважені бурильні труби встановлюють в нижній частині колони і вони служать для створення осьового навантаження на долото. При бурінні в ускладнених умовах, крім обважених труб, в нижній частині колони встановлюють калібратори, центратори, стабілізатори та інші пристрої, які попереджують викривлення свердловини. Між ведучою і обважненими трубами знаходяться бурильні труби, які складають більшу частину бурильної колони. Для скорочення операцій скручування і розкручування, які викликають зношення різьбових з'єднань, бурильна колона ділиться на свічки, які складаються з декількох труб. Довжина свічки обмежується її поздовжньою стійкістю при осьовому стискуванні під дією власної ваги і висотою вишки.

Компонування бурильної колони вибирають виходячи із конструкції свердловини, способу буріння і гірничо-геологіч-них умов. Для попередження несправностей бурильні колони повинні володіти регламентованими запасами статичної міцності і опором втомленості. При виборі конструкції колони необхідно прямувати до оптимального об'єднання її міцності і маси. Зменшення маси бурильної колони за рахунок застосування високоміцних, а також легко сплавних бурильних труб сприяє сприятливому навантаженню підйомної частини бурової установки. Жорсткість бурової колони повинна бути достатньою для попередження її поздовжнього згину під дією осьового стискання, обертання і крутного моменту.

Зменшення діаметра бурильної колони і різкі переходи в її прохідному каналі приводять до збільшення гідравлічних опорів і, відповідно, тиску бурових насосів. В результаті цього зростає зношення поршнів, втулок, клапанів і інших деталей бурових насосів, які контактують з буровим розчином. Таким чином, маса і діаметр колони повинні задовольняти вимоги, які визначають найбільш сприятливий режим експлуатації підйомного механізму бурових насосів. Виробництво високоміцних і легких бурильних труб — важлива передумова підвищення ефективності буріння і техніко-економічних показників бурових установок.

5.2 Ведучі труби

Ведучі труби мають квадратний, шестигранний або хрестоподібний профіль з концентрично розміщеним круглим або квадратним отвором для проходження промивного розчину. Завдяки граненій поверхні полегшується взаємодія ведучої труби і ротора і забезпечується осьове переміщення бурильної колони в процесі буріння свердловини. На кінцях ведучих труб нарізається ліва і права зовнішні конічні різьби трикутного профілю. Ліва конічна різьба використовується для накручування верхнього перевідника ПШВ, який з'єднує ведучу трубу з вертлюгом. Права конічна різьба використовується для нижнього перевідника ПШН, який з'єднує ведучу трубу з бурильною колоною. Для забезпечення можливості нарощування бурильної колони ведуча труба по довжині повинна бути більшою, ніж бурильна труба.

На практиці переважно поширені ведучі труби з квадратним профілем (рис. 5.1), конструктивні розміри яких регламентуються ТУ 14-3-126-73 і нормаллю Н293-49.

Ведучі труби виготовляють зі сталей груп міцності Д і К, перевідники — зі сталі марки 40ХН (ГОСТ 4543-71) або зі сталі марки 45 (ГОСТ 1050-74).

Рисунок 5.1 — Ведуча труба

Основні технічні дані ведучих труб, які виготовляються згідно ТУ 14-3-126-73

Діаметр труби, мм	114	140	160
Сторона квадрата а, мм
Радіус при вершині квадрата R, мм, не більше	20  3	20  3	20  3
Діаметр каналу d, мм	74  4	85  5	100  5
Діаметр проточування під елеватор D1, мм	114	141	160
Діаметр циліндричної проточки D2, мм	110  0,5	135  0,5	150  0,5
Довжина різьби G (включаючи збіг), мм	65	110	133
Довжина труби L, м	13 — 2,5	14 + 2,5	14 + 2,5
Маса 1 м труби, кг	65,6	106,6	124,3

Крім вказаних використовуються ведучі труби зі стороною квадрата 65 і 80 мм, які мають висаджені кінці, на яких нарізається внутрішня конічна ліва і права різьба для перевідників до вертлюга і бурильної труби. Ведучі труби цієї конструкції, що називаються двораструбними, виготовляють шля-хом витягування (редуцюювання) з круглої товстостінної труби і відрізняються тим, що мають квадратний прохідний переріз. Основні технічні дані двохраструбних ведучих труб відповідають нормалі Н293-49 [40].

Ведучі труби типу ТВКП діаметрами 112, 140 і 155 мм мають конічні стабілізуючі пояски і перевідники з трапецеїдальною різьбою (ТУ 39-01-04-392-78), виготовляються з гаряче катаної термообробленої труби [40]. Труби типу ТВКП вигідно відрізняються від труб з висадженими кінцями технологією виготовлення і втомленою міцністю різьбових з'єднань.