14.2 Обсадные трубы
В связи с большими по величине и различными по характеру нагрузками, испытываемыми обсадными трубами при эксплуатации, для их изготовления используются цельнотянутые, стальные трубные
заготовки.
Спускаемые в скважину трубы резьбой соединяются в колонну. Существует три основных способа резьбового соединения обсадных труб, применяемых при бурении геологоразведочных скважин: ниппелями, муфтами и соединение труба в трубу (рисунок 14.1). Обсадные трубы новой нормали предусмотрено изготовлять из стали групп прочности Д, Е, М с пределами текучести соответственно 38, 55 и 75 кгс/мм2.
Для крепления скважин, буримых на воду, целесообразно
применение пластмассовых, фанерных и асбоцементных труб.
а – безниппельного соединения; б – ниппельного соединения;
в – муфтового соединения
Рисунок 14.1 – Обсадные трубы
Эти трубы дешевле металлических и не подвергаются коррозии в агрессивных по отношению к стали водах.
Пластмассовые трубы имеют малую массу и обладают высокой антикоррозийной стойкостью. Их наружные диаметры 40, 50, 63, 75, 90, ПО, 140, 160, 225, 250, 315 мм, длина 6-8 м. Соединяют такие трубы в колонну резьбой, термической сваркой встык, склеиванием или методом трения.
Стеклопластиковые трубы представляют собой пластмассовые пластинки, армированные стекловолокном. Такие трубы высокопрочны, коррозионно устойчивы и обладают малой массой в 2,5-4 раза меньшей, чем стальные.
Фанерно-клееные трубы марок Ф-1 и Ф-2 изготовляются из березовой фанеры, склеенной фенолформальдегидным клеем. Они характеризуются малой массой и довольно высокой прочностью. Наиболее целесообразно применение фанерных труб при эксплуатации сероводородных вод.
Асбестоцементные трубы, изготовляемые из смеси портландцемента (85%) и асбеста (15%), выпускают трех марок: ВТ-6, ВТ-9, ВТ-12. Трубы ВТ-6 используют при бурении мелких скважин (до 30-40 м). Наиболее применимы трубы ВТ-12. Их выпускают длиной 3-4 м с внутренним диаметром от 135 до 356 мм. Соединяют асбестоцементные трубы при помощи надвижных металлических муфт и цементного раствора, а также резьбовыми металлическими или асбестоцементными муфтами. Навинчивание муфт производят с промазкой труб горячим битумом или цементным молоком. В верхней части колонны асбестоцементных труб устанавливают металлическую трубу для предохранения от разрушения.
14.3 Принадлежности для обсадных труб
Трубные башмаки (рисунок 14.2 б и г) служат для предохранения нижнего конца обсадной колонны от смятия и для облегчения ее продвижения при спуске в скважину.
Трубные хомуты (рисунок 14.2 а) применяются для захвата труб при их спуске и подъеме, а также для поддерживания обсадной колонны над устьем скважины на весу.
Шарнирные трубные ключи (рисунок 14.2 з) служат для свинчивания и развинчивания обсадных труб. С концом рукоятки 4 ключа шарнирно последовательно связаны 2-3 звена скоб 5, снабженных плашками 6 для захвата трубы.
Фрезер конический (рисунок 14.2 ж) применяется для удаления неровностей на внутренней поверхности трубы (заусенец, окалин и др.) закаленными режущими ребрами.
Забивная головка (рисунок 14.2 д) служит для предохранения верхнего конца колонны обсадных труб при посадке ее забиванием. Головка представляет собой массивное кольцо 7, нижним концом ввинчиваемое в муфту 8 до упора в торец обсадной трубы 9. По верхней части головки наносятся удары забивными плашками 10, закрепленными на шейке ударной штанги 11.
Выбивной снаряд (рисунок 14.2 е) применяется при извлечении из скважины обсадных труб муфтового соединения выбиванием. Он состоит из штанги 12 с резьбой на верхнем конце и массивным кольцом 13 на нижнем конце. Штанга свободно проходит через отверстие выбивной головки 14, ввинчиваемой в муфту верхней трубы выбиваемой колонны.
Домкраты предназначены для извлечения из скважины обсад-
ных труб, а также для освобождения прихваченного в скважине бурового снаряда. Различают две разновидности домкратов:
винтовые и гидравлические.
В зависимости от устойчивости пород, диаметра и способа бурения применяют свободный либо принудительный спуск обсадных труб в скважину.
Свободный спуск обсадных труб производится на интервале, закрепленном трубами большего диаметра, а также в незакрепленной скважине, пройденной в устойчивых породах диаметром, превышающим наружный диаметр башмака и муфт колонны. Использование в качестве промывочной жидкости глинистого раствора при вращательном бурении позволяет применять свободный спуск обсадных труб для перекрытия неустойчивых, сыпучих и обводненных пород.
В некоторых случаях для экономии обсадных труб при свободном спуске в скважину применяется их установка впотай, т. е. без вывода колонны до устья скважины. Достигается это путем отвинчивания или вырезки на определенной глубине и извлечения из скважины верхней части обсадной колонны.
Асбестоцементные и фанерные трубы иногда приходится спускать в скважину с нижней поддержкой. В этом случае спуск труб производят на бурильных трубах, нижний конец которых оборудуется поддерживающим устройством-муфтой, связанной с башмаком обсадной колонны левой резьбой.
Принудительный спуск, применяемый при ударно-механическом бурении, осуществляется забиванием колонны труб или продвижением под собственным весом при ее вращении.
Рисунок 14.2 – Принадлежности для обсадных труб
При бурении обводненных и сыпучих пород, не допускающих даже малейшего обнажения стенок скважины, производят продвижение колонны обсадных труб с опережением забоя. В этом случае буровым снарядом, на ударной штанге которого закреплены забивные плашки, наносят удары по забивной головке, ввинчивают в верхнюю муфту колонны труб. Острые кромки башмака врезаются в породу на забое скважины, обеспечивая продвижение труб. После погружения колонны на некоторую глубину производят выемку породы из труб и вновь забивают трубы. Таким образом, углубляют скважину с одновременным креплением ее трубами до установки башмака в устойчивых породах.
При бурении неустойчивых, но неплывучих пород спуск колонны труб производят с вращением, вслед за углубляемым забоем. Породоразрушающим инструментом, диаметр которого меньше внутреннего диаметра труб, углубляют скважину на некотором интервале. Затем извлекают на поверхность буровой снаряд.