Бурильная колонна и конструкция основных ее элементов

Бурильная колонна — связующее звено между долотом, на­ходящимся на забое скважины, и буровым оборудованием, рас­положенным на поверхности.

Бурильная колонна предназначена для подвода энергии (ме­ханической, гидравлической, электрической) к долоту, обеспе­чения подачи бурового раствора к забою, создания осевой на­грузки на долото, восприятия реактивного момента долота и забойного двигателя.

Основные элементы, составляющие бурильную колонну,— ведущие трубы, бурильные трубы, бурильные замки, перевод­ники, центраторы бурильной колонны, утяжеленные бурильные трубы.

Ведущие трубы предназначены для передачи вращения от ротора к бурильным трубам. Бурильные трубы составляют ос­новную часть колонны. При роторном бурении колонна буриль­ных труб служит для передачи вращения долоту и для подачи бурового раствора к забою скважины.

Бурильные замки соединяют между собой отдельные буриль­ные трубы. Переводники предназначены для соединения эле­ментов бурильных колонн, имеющих разные размеры или раз­нотипные резьбы, а также для присоединения подсобных и ловильных инструментов к бурильным трубам. Центраторы бу­рильной колонны служат для предупреждения искривления ствола скважины при бурении забойными двигателями. Утя­желенные бурильные трубы, устанавливаемые непосредственно над долотом или забойным двигателем, создают необходимую жесткость в нижней части бурильной колонны и обеспечивают нагрузку на долото в заданных пределах.

Конструкция элементов бурильной колонны

Трубы бурильные ведущие представляют собой толстостен­ную трубу, имеющую в сечении квадратную, шестигранную или крестообразную форму с концентрично расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода бурового раствора.

Бурильные трубы. Бурильные трубы и соединительные муфты к ним изготовляются следующих размеров (условный наруж­ный диаметр): 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и 168 мм с толщи­ной стенок от 7 до 11 мм.

Замки для бурильных труб предназначаются для соединения в колонну бурильных труб. Они состоят из двух деталей: замкового ниппеля с наружной резьбой и замковой муфты с крупной внутренней резьбой. Посредством таких резьб указанные детали соединяются между собой. Для соединения с бурильными трубами на замковых деталях нарезана мелкая трубная резьба. В зависимости от диаметра отверстия замки выпускают двух типов: 1) ЗШ — с широким проходным отвер­стием; 2) ЗН — с нормальным проходным отверстием.

Замки каждого типа изготовляются с правой или левой замковой резьбой и правой или левой резьбой для соединения с бурильной трубой.

Для труб с высаженными наружу концами применяют замки с увеличенным проходным сечением типа ЗУ. Для бурильных труб ТБВК, ТБНК используют замки ЗШК (с широ­ким проходным отверстием) и ЗУК (с увеличенным проходным отверстием). Для цельнозамковых сварных труб замок вместо трубной резьбы имеет хвостовик.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) предназначены для установки в нижнюю часть бурильной колонны с целью уве­личения ее жесткости, большей устойчивости и передачи на­грузки на долото. Комплект утяжеленных труб состоит из од­ной наддолотной трубы, имеющей на обоих концах внутреннюю замковую резьбу, и промежуточных труб, снабженных на верхнем конце внутренней замковой резьбой, а на нижнем — наружной. По ТУ 14-3-164—73 поставляют УБТ диаметром 146, 178 и 203 мм. УБТ диаметром 73 и 89 мм выпускают в соответ­ствии с ТУ/В-8739-141—70, а диаметром 219 и 245 по ЧМТУ 14-243-154—73. Кроме того, нормалью Н 291-49 предусмотрены трубы диаметром 95 и 108 мм. УБТ изготовляют двух типов: гладкие по всей длине и с конусной проточкой для надежного захвата и удержания их в клиновом захвате.

Переводники для колонны бурильного инструмента пред­ставляют собой разновидность соединительных элементов бу­рильной колонны. Применяют пять основных типов переводни­ков. Их подразделяют на две группы: 1) штанговые — для сое­динения трубы бурильной ведущей с вертлюгом и бурильными трубами; 2) промежуточные — для соединения других элемен­тов колонны. По конструкции, материалам и размерам переводники для колонны бурильного инструмента имеют много общего с бу­рильными замками, а замковые резьбы их одни и те же. Пе­реводники для колонны бурильного инструмента изготовляют по ГОСТ 7360—82. Указанным стандартом пре­дусмотрено изготовление переводников 239 раз­новидностей, явившихся результатом сочетаний трех типов (ЗН, ЗШ, ЗУ) и 17 размеров нип­пельного и муфтового исполнения замковых резьб.

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

БУРОВЫЕ ДОЛОТА

Основным породоразрушающим инструментом при бурении являются буровые долота.

До­лота делятся:

а) по назначению

- для сплошного бурения;

- для бурения с отбором керна;

б) по исполнению

- пикообразные;

- лопастные;

- торцовые (фрезерные);

- шарошечные;

в) по воздействию на породу

- режуще-скалывающего типа (лопастные);

- дробяще-скалываюшие типа (шарошечные);

- режуще-истирающего типа (ИСМ, алмазные).

Основной объем бурения в России производится шарошечными долотами. Типы шарошеч­ных долот в соответствии с ГОСТ 20692—75 приведены в таблице 4.1.

Рациональное сочетание типа шарошечного долота и разбуриваемой породы приведено в таблице 4.2.

По конструкции шарошечные долота делятся:

1. По количеству шарошек:

одношарошечные; двухшарошечные; трехшарошечные.

2. По расположению и конструкции промывочных или продувочных отверстий:

Ц — долото с центральной промывкой; Г — долото с боковой промывкой; П — долото с центральной продувкой; ПГ — долото с боковой продувкой.

3. По конструкции опор шарошек:

В — на подшипниках качения;

Н — на одном подшипнике скольжения (остальные — подшипники качения); У — герметизация опоры с маслонаполнением; А — на двух или более подшипниках скольжения.

Литерами А маркируются долота для низкооборотного бурения (до 150 об/мин), Н — для среднеоборотного бурения (от 150 до 400 об/мин), В — для высокооборотного бурения (более 400 об/мин).

Технологические параметры бурения. Система контроля технологических параметров бурения. Системы телеметрии. Инклинометрия.

Технология проводки скважин

Проводка скважин осуществляется путем их бурения механическим способом, т. е. за счет разрушения горных пород специальным инструментом — долотом. По характеру движения породоразрушающего инструмента различают способы бурения: ударный (долбление), вращательный и ударно-вращательный.

Нефтяные и газовые скважины бурят вращательным способом. Углубление их происходит за счет вращения долота, укрепляемого в нижней части колонны специальных бурильных труб, и нагрузки, создаваемой частью веса бурильной колонны.

Частички выбуренной породы (шлам) выносятся на поверхность потоком бурового раствора, который прокачивается сверху через колонну бурильных труб, проходит через отверстия в долоте (при этом его струи размывают породу на забое) и далее на поверхность через затрубное пространство.

Вращательное бурение может осуществляться роторным способом (долото вращается вместе с колонной бурильных труб, приводимой в движение от специального механизма — ротора, устанавливаемого на устье скважины) и с помощью турбобура или электробура (вращается только долото). Турбобур - многоступенчатая турбина, устанавливаемая в нижней части колонны бурильных труб и приводимая в движение потоком бурового раствора. На ее выходном валу закрепляется долото.

Электробур — забойная машина, работающая от электродвигателя, устанавливаемая внизу колонны с долотом на выходном валу. Энергия к нему поступает по специальному кабелю, проходящему внутри колонны бурильных труб. Колонна состоит из отдельных труб длиной 6, 12 или 18 м.

Процесс вращательного бурения состоит из следующих основных операций:

1) спуска бурильной колонны в скважину,

2) работы долота на забое (с одновременной прокачкой бурового раствора),

3) наращивания колонны по мере углубления скважины (сверху навинчиваются новые трубы),

4) подъема колонны для замены изношенного долота, 5) вспомогательных операций (приготовление раствора и др.).