Техника разведки лабораторный практикум
..pdf
ку на долото и создают повышенную жесткость нижней части бурильной колонны.
В компоновку колонны могут включаться стабилизаторы, калибраторы 12 и центраторы 10. Центраторы служат для центрирования бурильной колонны относительно стенок скважины и придания ей большей жесткости, что предупреждает самопроизвольное искривление ствола скважины.
Кроме названных выше элементов в компоновку бурильной колонны могут быть включены расширители, промежуточные опоры для УБТ, обратные клапаны, фильтры, металлошламоуловители, амортизаторы, маховики, протекторные кольца, отклонители и другое специальное оборудование.
Ведущаябурильная труба имеет в сечении квадратную или шестигранную форму с концентрично расположенным круглым отверстием для прохода бурового раствора.
Наиболее распространены ведущие трубы с квадратным сечением. С шестигранным сечением используются реже. Ведущие трубы конструктивно выполняются в двух вариантах: сборными, составленными из трех деталей и цельными
(рис. 7.2).
Рис. 7.2. Трубы бурильные ведущие: I – сборной конструкции: 1 – нижний переводник ПШН; 2 – ведущая труба квадратного сечения; 3 – верхний переводник ПШВ; II – цельнокатаная: а – общий вид; б – сечение труб квадратной формы (тип К); в – сечение труб шестигранной формы (тип Ш)
51
Ведущие бурильные трубы имеют сборную конструкцию, включают в себя собственно трубу (штангу), верхний переводник (ПШВ) с левой резьбой для её соединения с вертлюгом и нижний переводник (ПШН) с правой резьбой для присоединения к бурильной колонне. Они изготовляются со стороной квадрата (h) 65×65, 80×80, 112×112, 140×140 и 155×155 мм.
Вконструкции цельнокатаных ведущих труб отсутствуют переводники. На концах трубы нарезана замковая резьба, на нижем – правая, на верхнем – левая.
Стальные бурильные трубы (СБТ). Бурильные трубы из-
готовляются диаметром от 60 до 168 мм с толщиной стенок от 7 до 11 мм.
Бурильная труба представляет собой собственно трубу (или трубную заготовку) и присоединительные концы, выполненные
ввиде сборной конструкции (по резьбе) или несборной – с приваренными присоединительными концами. Для увеличения прочности соединений концы бурильных труб имеют высадку, т.е. увеличение толщины стенки.
Внастоящее время для бурения нефтегазовых скважин отечественной промышленностью выпускаются несколько разновидностей бурильных труб, различающихся по конструктивному исполнению:
– трубы сборной конструкции с высаженными внутрь концами (тип В);
– трубы сборной конструкции с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (тип ВК);
– трубы бурильные с приваренными замками по высаженной части (высадка наружу, внутрь или комбинированная) – тип ПН, ПВ, ПК соответственно.
Трубы бурильные с высаженными внутрь концами типа В (рис. 7.3) характеризуются низкой усталостной прочностью по последней нитке трубной конической резьбы треугольного профиля соединения «труба–замок», а также низкой статической прочностью на разрыв по трубной резьбе.
52
Рис. 7.3. Соединение бурильных трубсборнойконструкции
свысаженными внутрьконцами(типВ): а, г– бурильныетрубы;
б– ниппельбурильногозамка; в– муфтабурильного замка
Трубы бурильные с коническими стабилизирующими поясками типа ВК (рис. 7.4) характеризуются повышенной усталостной прочностью соединения «труба–замок» за счет конического стабилизирующего пояска, воспринимающего часть нагрузки, приходящейся на резьбовое соединение при знакопеременном изгибе.
Рис. 7.4. Бурильная труба с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (тип ВК): 1 – конический стабилизирующий поясок; 2 – торцевая упорная поверхность; 3 – внутренняя высадка; 4 – муфта бурильного замка; 5 – конец бурильной трубы
Этому же способствует наличие упорной торцевой поверхности в соединении трубы с элементами замка. Кроме того, трапецеидальная резьба в соединении «труба–замок» характеризуется повышенной статической прочностью на разрыв.
Замки для бурильных труб предназначены для соединения бурильных труб при сборке их в колонну. Бурильный замок со-
53
стоит из двух деталей: ниппеля (см. рис. 7.3, б) с наружной замковой резьбой и муфты (см. рис. 7.3, в) с внутренней замковой резьбой. Замковое соединение является рабочим при сборке и разборке бурильной колонны, так как замковая резьба за счет большой конусности (1:4) позволяет за 5–6 оборотов соединить или рассоединить резьбовое соединение.
Для соединения с бурильными трубами ниппель и муфта замка имеют конусную резьбу треугольного (тип В) или трапецеидального (тип ВК) профиля.
У труб с приварными концами элементы замка (ниппель, муфта) соединены с трубой сваркой. Трубы с приварными концами между собой соединяются посредством крупной замковой резьбы. Трубы этой конструкции могут быть трех типов:
1)с внутренней высадкой концов ПВ;
2)с наружной высадкой концов ПН;
3)с комбинированной высадкой ПК (рис.7.5).
Рис. 7.5. Труба бурильная с приваренными концами (комбинированная высадка)
Для изготовления бурильных труб применяется сталь различных групп прочности (от «Д» до «Р»).
На каждой трубе на расстоянии от 0,4 до 0,6 м от одного из концов вдоль оси наносится клеймо, содержащее номер трубы, группу прочности, условный диаметр, размер толщины стенки, товарный знак изготовителя, месяц и год выпуска. Место клеймения обводится светлой краской. Размер клейм от 5 до 8 мм.
54
Рядом высотой от 35 до 50 мм наносится маркировка светлой краской: тип трубы, условный диаметр, индекс точности изготовления, группа прочности, толщина стенки и длина трубы в сантиметрах.
Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ.) Они предназна-
чаются для бурения гидравлическими забойными двигателями и роторным способом.
Легкосплавные бурильные трубы изготовляются из алюминиевыхсплавов марки Д16, 195ЗТ1 и АК4-1Т1.
Отечественной промышленностью выпускаются легкосплавные бурильные трубы следующих конструкций:
–трубы бурильные сборной конструкции с внутренними концевыми утолщениями – тип ТБ (рис. 7.6, а);
–трубы бурильные сборной конструкции с наружными концевыми утолщениями – тип ТБН (рис. 7.6, б);
Рис. 7.6. Легкосплавные (алюминиевые) бурильные трубы: а – типа ТБ; б – типа ТБН; в – типа АБТбзк; г – типа ТБУ (утолщенные со спиральными ребрами); д – типа ТБУП (с протекторными утолщениями)
55
–трубы бурильные алюминиевые беззамковой конструкции – тип АБТбзк (рис. 7.6, в);
–трубы бурильные сборной конструкции с наружными утолщениями на концах и спиралеобразным утолщением в середине трубы – тип ТБУ (рис. 7.6, г);
–трубы бурильные сборной конструкции с наружными утолщениями на концах и протекторным утолщением в середине трубы – тип ТБУП (рис. 7.6, д).
Алюминиевые бурильные трубы сборной конструкции соединяются между собой стальными бурильными замками. Конструкция соединений ЛБТ примерно та же, что и для стальных труб сборной конструкции (см. рис. 7.3).
Утяжеленные бурильные трубы (УБТ). УБТ предна-
значены для установки в нижнюю часть бурильной колонны с целью увеличения ее жесткости, большей устойчивости и передачи нагрузки на долото. Они изготовляются из стали группы прочности «Д» и выше.
В настоящее время существуют несколько разновидностей УБТ, различающихся по исполнению. Наиболее часто используются следующие конструкции УБТ:
1. Утяжеленные бурильные трубы горячекатаные. Их рекомендуется применять при бурении скважин глубиной 2000...2500 м в несложных геологических условиях. Изготавливаются гладкими по всей длине (рис. 7.7, а). Соединение труб осуществляется замковой резьбой.
2. Утяжеленные бурильные трубы сбалансированные УБТС-2.
Канал в этих трубах получают сверлением, а механической обработкой поверхностей обеспечивают балансировку. На концах труб нарезается замковая резьба. Под муфтовой частью трубы имеется проточка для захвата элеватора. Конструкция УБТС-2 показана на рис. 7.7, б. Трубы УБТС-2 используют при роторном способе бурения и высокой скорости вращения бурильной колонны.
56
Рис. 7.7. Утяжеленные бурильные трубы: а – горячекатанные гладкие; б – сбалансированные УБС-2
Переводники для бурильных скважин представляют собой разновидность соединительных элементов бурильной колонны. Применяют пять основных типов переводников. Их подразделяют на две группы: штанговые – для соединения трубы бурильной ведущей с вертлюгом и бурильными трубами; промежуточные – для соединения других элементов колонны. Промежуточные переводники предназначены для соединения элементов бурильных колонн, имеющих разные типы или размеры резьбы.
Переводники служат для соединения отдельных элементов бурильной колонны и представляют собой короткие отрезки толстостенных труб, на концах которых выполнена замковая (ниппельная или муфтовая) резьба. Иногда на одном конце переводника нарезается другая резьба, например резьба обсадных труб.
Изготовляются переводники из стали 40ХН следующих ти-
пов:
М – муфтовые (рис. 7.8, а); Н – ниппельные (рис. 7.8, б); П – переходные (рис. 7.8, в).
По конструкции, материалам и размерам переводники для бурильных колонн имеют много общего с бурильными замками, а замковые резьбы их одни и те же. Переводники каждого типа
57
иисполнения изготовляют с замковой резьбой как правого, так
илевого направления нарезки.
Рис. 7.8. Переводники: а – муфтовый; б – ниппельный; в – переходный
Кроме перечисленных элементов в компоновку бурильной колонны включают:
–резиновые кольца (протекторы) для бурильных труб, которые предназначены для предохранения бурильных труб и обсадных колонн от взаимного истирания;
–обратные клапаны, предназначенные для предотвращения газонефтеводопроявления из скважины через бурильные трубы в процессе бурения;
–расширители ствола скважины;
–опорно-центрирующие элементы (калибраторы, центраторы, стабилизаторы и т.п.).
Центраторы предназначены для обеспечения совмещения оси БК с осью скважины в местах их установки.
Калибраторы служат для выравнивания стенок скважины и устанавливаются непосредственно над долотом. Используются как лопастные калибраторы с прямыми (К), спиральными (КС) и наклонными лопастями (СТ), так и шарошечные. Диаметры калибратора и долота должны быть равны.
58
Рис. 7.9. Опорно-центрирующие элементы бурильной колонны:
а– центратор опорный (тип ЦМ); б – центратор межсекционный (тип ЦС); в – калибратор лопастной спиральный (тип КЛС)
Стабилизаторы, имеющие длину в несколько раз большую, чем длина центраторов, созданы для стабилизации зенитного угла скважины.
На рис. 8.9 представлены конструкции наиболее часто используемых центраторов и калибраторов.
7.2.Порядок выполнения работы
1.Используя натурные образцы, макеты, методические указания, изучить конструкции ведущих бурильных труб, стальных бурильных труб, легкосплавных бурильных труб, утяжеленных бурильных труб и других элементов бурильной колонны;
2.Выполнить заданные эскизы бурильного инструмента.
3.Составить отчет по лабораторной работе.
59
Лабораторная работа № 8 ИЗУЧЕНИЕ СКОРОСТИ НАБУХАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
Цели работы: изучение конструкции прибора для определения набухания горных пород (грунтов) – ПНГ, измерение показателей набухания образцов горной породы.
8.1. Общие сведения
При вскрытии продуктивных пластов в призабойную зону может проникать фильтрат бурового раствора, что ведет к снижению ее проницаемости. Это обусловлено рядом факторов, в том числе и набуханием глинистых минералов, которые в том или ином количестве присутствуют в породах коллекторах. Этому способствует также и то, что фильтраты буровых растворов на водной основе чаще всего имеют щелочную реакцию, способствующую процессу гидратации и диспергации глин. Эти процессы ведут к уменьшению эффективного сечения поровых каналов, закрытию некоторых из них и уменьшению проницаемости коллектора.
Набухание горных пород, имеющих в своем составе глинистые материалы, определяются по изменению объема исходного материала по мере набухания его в водной среде.
Для проведения исследований может быть использован прибор А.М. Васильева (прибор для определения набухания грунтов – ПНГ).
Схема прибора ПНГ показана на рис. 8.1. Основной частью прибора являются два соединенных между собой металлических кольца 6 с крышкой 4, устанавливаемые на перфорированный диск 7. Увеличение высоты слоя набухаемой породы 5 замеряется индикатором часового типа 1, закрепленным винтом 2 в скобе 3, которая в свою очередь посредством винтов 8 крепит-
60