8.3 Обсадні труби та їх з’єднання

Обсадну колону компонують із стальних суцільно­катаних труб, які з’єднуються між собою з допомогою різьби або зварки. Обсадні труби для нафтових і газових свердловин виготовляють у відповідності з існуючим стандартом .

За конструкцією всі труби можна умовно розділити на дві групи. Основну групу складають труби, виготовлені у вигляді пустотілого циліндра круглого поперечного перерізу з постійною по довжині товщиною стінки (рисунок 8.2 а, б). До другої групи належать труби, виготовлені у формі циліндра, потовщеного на одному кінці назовні (рисунок 8.2 в).

Труби з постійною по довжині товщиною стінки з’єднують між собою з допомогою муфт. Для цього кінцям кожної труби спеціальною обробкою надають форму зрізаного конуса з нахилом твірної до осі під кутом 1 47’ 24; подвоєний тангенс цього кута (конусність) дорівнює 1:16. На конічних поверхнях нарізують різьбу спеціального профілю.

а - труба з муфтовим з’єднанням та різьбою трикутного чи трапецієвидного профілю; б - труба з муфтовим з’єднанням підвищеної герметичності трапецієвидного профілю; в - труба з одним потовщеним кінцем, безмуфтовим з’єднанням підвищеної герметичності і різьбою трапецієвидного профілю

Рисунок 8.2— Схема обсадних труб та їх з’єднань

Труби з потовщеними кінцями з’єднують між собою без муфт (рисунок 8.2 в). Для цього зовнішню поверхню нормального і внутрішню поверхню потовщеного кінця обробляють на конус і на конічних поверхнях нарізають різьби спеціального профілю з конусністю 1:16. Труби з’єднують згвинчуванням труба в трубу.

Стандартом передбачений випуск п’яти різновидностей з’єднань обсадних труб:

а) з короткою трикутною різьбою;

б) з подовженою трикутною різьбою;

в) з трапецієвидною різьбою (ОТТМ);

г) високогерметичні з трапецієвидною різьбою (ОТТГ);

д) високогерметичні безмуфтові з’єднання з тра­пецієвидною різьбою (ТБО).

8.4 Умови роботи обсадних колон у свердловині

Умови роботи обсадних колон залежать від виду колони, періоду її експлуатації і призначення свердловини. Навантаження, що діють на обсадну колону в процесі будівництва і експлуатації, змінюються.

При спуску обсадної колони в свердловину на неї діють такі навантаження:

- розтягуюча сила від власної ваги колони (максимальна в місці її підвішування);

- виштовхувальна (архімедова) сила тиску рідини;

- зовнішній і внутрішній статичні тиски;

- сили взаємодії труб із стінкою свердловини;

- інерційні сили;

- гідродинамічні сили, виникаючі в результаті руху витсненої колоною рідини;

- згинаючий момент у місцях викривлення свердловини та інші.

При цементуванні свердловини на колону діють ті ж сили, що і при спуску, але величина деяких з них суттєво змінюється.

У процесі буріння проміжні колони і кондуктор зношуються в результаті спуско-підіймальних операцій і обертання бурильної колони.

У період експлуатації змінюються температура і тиск, зовнішня і внутрішня поверхні обсадних колон піддаються корозії. Внутрішня поверхня експлуатаційної колони зношується при підземних і капітальних ремонтах свердловини.

При проектуванні обсадних колон враховуються такі основні навантаження:

а) зовнішній надлишковий тиск, який досягає максимальних значень, як правило, на кінцевій стадії експлуатації;

б) внутрішній надлишковий тиск, який досягає найбільших значень у початковій стадії роботи свердловини (освоєння, опресовка колони, цементування);

в) розтягуюча сила від власної ваги.