Бурильные трубы: особенности и применение

Характеристики и использование буровых труб

Порой мы не замечаем того оборудования, которое работает во благо человека «за кадром». Согласитесь, и вы редко задумываетесь, как из недр достаются природные богатства, из скважин добывается питьевая вода, а из земли выкачивается газ?! Скрипка № 1 во всех этих процессах – буровая труба – мощная, надежная, проверенная временем, справляющаяся со сложными и серьезными задачами. Конструкция достойна того, чтобы с ней познакомиться поближе, даже если вы не планируете самостоятельно добыть нефть.

Зона применения

Название говорит само за себя – для бурения, а именно – подвода промывочного состава или воздуха (сжатого) к забою, подъема оборудования, разрушающего породу и других операций, входящих в этот сложный комплекс работ. Естественно, что изделия являются лишь частью бурильных установок, но одной из важных и незаменимых – способных передавать вращение, создавая осевую нагрузку на оборудование.

Применяют обсадные и бурильные трубы, как в промышленности, так и для бытовых нужд. Используя их, добывают воду, газ, нефть, а также проводят ремонты и геологическую разведку.

Естественно, что буровые трубы разнятся по размерам, изготавливаются из разных материалов и бывают разных видов. Об этом дальше и поговорим.

Существуют две основные технологии бурения с обсадной трубой:

  1. Роторное бурение.
  2. Бурение с помощью забойных двигателей.

Роторная технология базируется на вращении, передающемся к долоту от ротора. Буровая колонна в данном случае ведет себя необычно: в процессе работы ее верхняя часть растягивается, а оставшаяся (ниже вертлюга) – сжимается, что приводит к вращению.

Если используются забойные двигатели, колонна не вращается.

Характеристики буровых труб

Познакомимся с классификацией и строением изделий.

Устройство

Данная конструкция представляет собой слаженный «ансамбль» из трубной заготовки, замкового ниппеля и замковой муфты. Крайние два элемента еще называют присоединительными концами. Эти детали присоединяются к заготовке при помощи сварки либо резьбы.

В большинстве своем обсадные трубы для бурения собирают в так называемые свечи, состоящие из нескольких описанных конструкций. Чтобы соединение было надежным, на концах труб делается резьба (внутренняя – на ниппеле и внешняя – на муфте).

Специфика использования конструкций диктует свои условия: все изделия должны быть защищены от коррозии. Для этого производители труб покрывают поверхность конструкций специальными составами, уберегающими материал от появления ржавчины.

Классификация конструкций

Разнятся трубы, предназначенные для бурения по множеству признаков, а именно:

  • материалу, из которого изделия изготовлены;
  • диаметру конструкции;
  • другим особенностям товара.

Данные различия помогают подобрать наиболее подходящие для запланированных работ изделия. Между тем наиболее важной является классификация, делящая буровые трубы на следующие виды:

Поговорим вкратце о каждом из перечисленных видов, начиная с обычных труб для бурения. Такие конструкции делают из стальных либо алюминиевых сплавов. Толщина стенки: минимум – 4,75 мм, максимум – 11 мм. Что касается сечения, то обычные трубы оснащены круглым поперечным его типом. Чтобы собрать данные конструкции в «свечу» применяют специальные – с крупной конической резьбой замки либо полузамки.

Также к разряду обычных бурильных труб относят и алюминиевые конструкции, чаще называемые «АТБ». Изготавливается такой вид из сплава «Д16Т». Диаметр изделий таков: 114, 129, 147 мм. Соединение осуществляется при помощи навернутых стальных замков. На концах конструкций расположены высадки внутрь.

Ведущие буровые трубы всегда расположены вверху колонны. Узнать их легко – по остающимся на земле четырех-, шести-, восьмигранникам. Основная миссия ведущих конструкций – передача вращательных волн непосредственно от активатора этого движения, называемого вращателем. Размеры буровой трубы варьируются от 23,5 до 89,5 мм, наружный диаметр – 79-279 мм. Сечение конструкции – многогранное. Концы изделия для надежности утолщены при помощи наружной/внутренней высадки.

Утяжеленные трубы задействуют для важной миссии – увеличения жесткости и массы бурильного приспособления. Место их расположения – нижняя часть колонны. Общепринятая маркировка – «УБТ». Благодаря таким трубам удается сделать относительно скромную по длине «свечу» более мощной – за счет оптимальной осевой нагрузки, поступающей на долото. УБТ превосходно себя зарекомендовали в нефте- и газодобывающей сфере.

Изготавливают такой тип из специальной стали, называемой «ДИК». Толщина конструкции варьируется в пределах 15-50 мм. Сечение изделия – круглое либо квадратное. Форма зачастую цилиндрическая.

Типы утяжеленной направленности

В свою очередь УБТ делятся на такие подвиды:

Сбалансированный подвид применяют для роторного типа сверления. Изделие делают из специального вида стали. Усиливает прочность конструкции термическая обработка, проделываемая с крайним метром поверхностей УБТ, а также фосфатирование и обкатка нарезки специальными роликами. Остальная поверхность также подвергается профильной обработке, благодаря чему толщина изделия сохраняет свою равномерность. Прямолинейность конструкции обеспечивает просверленный канал.

Бурение с обсадной трубой горячекатаного подвида осуществляется при помощи гидравлических забойных двигателей. Изготавливают конструкции методом прокатки из стали группы «К» либо «Д». Горячекатанные УБТ не отличаются особой прочностью, особенно в местах соединения фрагментов. Грешат изделия и кривизной, формой в виде овала, а также толщиной стенок в отдельных частях одной и той же детали. Вращаясь, такая конструкция, учащает биение колонны и, тем самым, провоцирует перегрузку системы.

Требования к изделиям

Итак, выяснили, что такое буровые трубы, какими они бывают, где используются, пора узнать, как выбрать качественный товар, который не подведет во время ответственной работы и прослужит максимально долго.

Знакомьтесь со стандартами, предъявляемыми к описанным товарам.

Сначала общие требования:

  • устойчивость к коррозии;
  • высокое качество материала;
  • отсутствие кривизны;
  • устойчивость к перепадам температуры;
  • правильная технология изготовления;
  • способность выносить длительные механические нагрузки;
  • прочность;
  • долговечность.

А теперь о дополнительных требованиях. Замки и полузамки – важные составляющие конструкции, поскольку именно от них зависит крепость соединения и работоспособность колонны. Места стыковки считаются самым уязвимым местом «свечи», поэтому крайне важно выбирать качественные соединительные детали.

Важно, чтобы эти изделия прошли закалку, но без перекаливания, губящего положительные качества стали. Резьба на деталях должна быть выполнена качественно, аккуратно, в соответствии со стандартами. Имеет значение и форма замков, она бывает цилиндрической и конической. Последняя лучше – герметичнее, выносливее, быстрее закручивается и увеличивает интенсивность и качество бурения.

Видео-ликкбез: все о буровых трубах

Итак, знакомство с буровыми трубами состоялось.

Виды буровых труб, характеристики, особенности использования

Одним из элементов бурильных установок являются бурильные трубы, которые обеспечивают соединение между режущим инструментом и приводом оборудования. Посредством труб обеспечивается спуск в скважину, создание необходимого момента вращения и передача усилий, а также передача инструментов из скважины на поверхность.

Кроме того, посредством бурильных труб передается специальный раствор, охлаждающий режущие части оборудования. В данной статье речь пойдет о буровых трубах, их особенностях и применении.

Особенности бурильных труб

Трубы для буровых установок не имеют соединительных швов – крепление деталей обеспечивается за счет специальных замков с резьбой. Бурильные трубы, являющиеся частью колонной конструкции, соединяются специальными ниппелями. Все виды деталей, используемых в бурильных установках, производятся в соответствии с определенными стандартами и нормами. Сами трубы могут иметь квадратное или круглое сечение.

В зависимости от материала изготовления выделяют следующие виды бурильных труб:

  1. Стальные трубы. Изделия из стали наиболее распространены. Диаметр стальной бурильной трубы может варьироваться в пределах от 34 до 168 мм. Стандартный диаметр, чаще всего используемый в буровом оборудовании – 60 мм. Посредством данных труб осуществляется колонковое бурение, подразумевающее высокую скорость вращения долота, поэтому порода разрушается по кольцевой траектории. Стальные трубы имеют повышенную степень надежности, поэтому их применяют для добычи алмазных пород.
  2. Трубы из легких сплавов. Изделия из таких сплавов могут иметь разные характеристики и особенности (одним из вариантов трубы из легкого сплава является конструкция с утолщенными концами и круглым сечением профиля). Толщина стенки легкосплавных труб варьируется в пределах от 9 до 17 мм.

Буровое оборудование производится прессовкой. Сырье, которое обрабатывается данным методом, должно предварительно пройти термическую обработку, которая повысит характеристики исходного материала. Для соединения деталей используются замки, отличающиеся достаточно легкой конструкцией.

Для улучшения прочностных характеристик торцевые части деталей утолщаются, в результате чего увеличивается и вес буровой трубы. К крайним участкам трубы сварочным методом крепится специальная муфта и замковый ниппель.

Производственные линии по изготовлению бурового оборудования учитывают все требования, предъявляемые к данным деталям, поэтому на выходе, независимо от группы прочности бурильных труб, получаются качественные элементы, способные выполнять свои функции на протяжении всего эксплуатационного периода.

Важнейшим качеством, которым должно обладать буровое оборудование, является высокая сопротивляемость коррозии. Дело в том, что большая часть деталей постоянно подвергается воздействию влаги, поэтому необходимо свести к минимуму риск разрушения материала. Увеличение стойкости к коррозии достигается за счет специальных обработок. То же самое касается резьбового соединения и других соединительных элементов – все они должны покрываться антикоррозионной смазкой.

Виды буровых труб

Все бурильные трубы делятся на два основных вида:

  1. Цельные. Данная категория изделий представляет собой монолитную деталь, имеющую утолщения по краям. Производство таких элементов осуществляется по описанной выше схеме: сначала детали прокаливаются, а после этого проходят механическую обработку.
  2. Сборные. С точки зрения производства основное отличие сборных бурильных труб заключается в использовании горячекатаной заготовки. Такие элементы оборудуются специальными элементами, которые прикручиваются к краям трубы.

Еще один способ классификации буровых труб подразумевает их разделение в зависимости от материала изготовления. В качестве базового сырья может выступать сталь или легкие сплавы.

Кроме того, существует классификация, согласно которой выделяются следующие типы деталей:

Обычные буровые трубы

Для изготовления обычных труб может использоваться сталь или сплавы на основе алюминия. Основной отличительной особенностью данного типа труб является круглое поперечное сечение. Толщина стенок данных изделий находится в пределах от 4,75 до 11 мм. Соединение труб возможно за счет использования замков с конической резьбой.

Легкосплавные буровые трубы, которые тоже относятся к данному виду, в большинстве случаев проходит обработку, обеспечивающую повышение прочности готовых изделий. Края деталей имеют утолщение, существенно продлевающее срок службы труб и увеличивающее их функциональность.

Утяжеленные

Для изготовления утяжеленных бурильных элементов используется преимущественно сталь, а сами изделия имеют круглый профиль сечения. Базовый материал представляет собой ковку, которая для упрочнения проходит термическую или механическую обработку. Утяжеленные элементы позволяют передавать на рабочие элементы оборудования большее усилие, для чего и нужна повышенная прочность.

Кроме изделий круглой формы, также применяются утяжеленные трубы с квадратным профилем. Область их применения – это скважины, которые при разработке серьезно искривились. Помимо уже описанных видов сечения профиля, такие изделия могут иметь шестигранное сечение. Утяжеленная буровая труба может быть и ведущей, и в таком случае ее устанавливают над колонной.

Размеры буровых труб данной категории выглядят так: толщина стенки находится в пределах от 16 до 50 мм, а внешний диаметр – от 79 до 279 мм. Стыковка отдельных элементов в общую конструкцию осуществляется посредством резьбового соединения. Каждая утяжеленная труба имеет соответствующую маркировку и используется в обычных условиях эксплуатации. Утяжеленные буровые трубы могут работать на глубине от 2000 до 2500 м.

Учитывая высокую степень нагрузки, которую приходится выдерживать данному типу изделий, их выпускают в более короткой форме по сравнению с остальными видами. Уменьшенная длина позволяет нормально работать в сложных условиях даже тем трубам, которые расположены на самом верху конструкции.

Читайте также:  Виды канализационных труб и соединений – краткий обзор

Ведущие

Форма сечения ведущих труб может быть достаточно разнообразной и иметь много граней. Стандартные изделия могут иметь четыре, шесть или восемь граней. Как правило, ведущие элементы располагаются вверху колонны. В отличие от утяжеленных труб, ведущие детали имеют полноценную длину, но и увеличенную толщину – нагрузки достаточно высоки, а оборудование должно их выдерживать. Для увеличения толщины используется внутренняя, внешняя или комбинированная высадка.

Высокая толщина буровых труб обусловлена еще и тем, что бурильное оборудование может работать в достаточно тяжелых условиях. Например, при разработке рассыпчатых горных пород (песка или щебня) скорость износа оборудования крайне высока, поэтому детали очень быстро выходят из строя. Положение ухудшается еще и тем, что под неустойчивыми грунтами может быть достаточно жесткая вода, которая тоже основательно сокращает срок службы бурильных труб.

Другие виды бурильных труб

Помимо стандартных видов труб, описанных выше, имеются и другие виды деталей. Одним из них являются трубы, на которые навинчиваются замки, а края изделий могут находиться как снаружи, так и внутри. Длина таких труб варьируется в пределах от 6 до 11,5 м. Маркировка труб с внутренней высадкой – «ТБВК», а с внешней – «ТБНК».

Также стоит вспомнить и о трубах с приваренными краями. Как правило, такие бурильные элементы используются для разработки сложных и непостоянных пород.

Заключение

Отрасль производства бурового оборудования постоянно развивается, поэтому постепенно появляются новые виды элементов, необходимых для разработки пород. Тем не менее, старые проверенные решения тоже неплохо справляются со своей работой и позволяют разрабатывать любые породы, с которыми приходится сталкиваться в горнодобывающей промышленности.


Сайт для нефтяников

Ответ на вопрос: «Конструктивные особенности и области применения бурильных труб».

Конструкции бурильных труб

Бурильные трубы

    Рассматриваемые бурильные трубы подразделяются по материалу:

  • с высаженными внутрь концами (В);
  • с высаженными наружу концами (Н);
  • с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (ВК);
  • с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (НК).

  • Рис. 1. Бурильные трубы с высаженными внутрь (а) и наружу (б) концами и соединительные муфты к ним.

    Трубная резьба имеет треугольный профиль с углом при вершине 60°. Трубная резьба непригодна для частого и быстрого свинчивания и развинчивания, недостаточно износостойка. Поэтому соединение и разъединение труб (также колен) в свечи осуществляется с помощью бурильных замков (рис. 2).

    Рис. 2. Бурильный замок: а — замковый ниппель, б — замковая муфта.

    Бурильные замки состоят из замкового ниппеля (рис. 2, а) и замковой муфты (рис. 2, б). На одном конце замковых деталей нарезается трубная резьба для присоединения их к трубе, а на другом — крупная резьба, называемая замковой (рис. 3) для соединения замковых деталей между собой.

    Рис. 3.

    Большая конусность и крупный шаг дают возможность быстрого и многократного свинчивания — развинчивания свечей при СПО, а длина замка обеспечивает возможность перенарезки резьбы при ремонте замка. Коническая резьба имеет натяг и более надежна против самоотвинчивания, в большей мере обеспечивает взаимозаменяемость деталей и компенсирует погрешности нарезки.

    Герметичность безупорного соединения трубы с замковой деталью обеспечивается за счет натяга, упругого деформирования витков резьбы и вязкой смазки.

    Для соединения труб с высаженными концами применяют замки трех типов: ЗН, ЗШ и ЗУ — соответственно с нормальным, широким и увеличенным проходным отверстием. Замки ЗН предназначены для труб исключительно с высадкой внутрь, а 3Ш и ЗУ — и с высадкой внутрь, и с высадкой наружу в зависимости от диаметра труб.

    Диаметр проточного канала в ниппеле замка ЗН в 1,5—2 раза меньше, чем в трубах, что создает повышенные гидравлические сопротивления по сравнению с замками ЗШ и ЗУ.

    В целом трубы с высадкой внутрь обусловливают в 1,5—4 раза больше гидравлические потери по сравнению с трубами с высадкой наружу и замками ЗУ. Поэтому рекомендуется применять их только при роторном бурении.

    Замки ЗУ в сочетании с трубами с высадкой наружу обеспечивают примерно равное проходное сечение и минимальные гидравлические потери в колонне, благодаря чему пригодны для бурения с гидравлическими забойными двигателями.

    Всего принято 7 групп прочности: Д, К, Е, Л, М, Р, Т.

    Трубы групп прочности, кроме Л, изготовляют из легированных сталей, подвергают нормализации с отпуском; Л — из углеродистой стали, подвергают закалке с отпуском.

    В любом случае прочность материала замка не должна уступать прочности материала трубы.

    Рис. 4. 1 – замковая муфта; 2 – замковая резьба типа ЗС; 3 – внутренний упорный уступ; 4 – коническая трапецеидальная резьба типа ТТ; 5 – внутренняя кольцевая выточка; 6 – высаженный конец трубы; 7 – гладкая часть трубы; 8 – замковый ниппель; 9 – конический стабилизирующий поясок.

    Практика эксплуатации бурильных труб, муфт и замков рассмотренных конструкций показала, что резьбовые соединения имеют недостаточную усталостную прочность и герметичность. Для упрочнения и герметизации этого узла разработаны трубы со стабилизирующими поясками с высадкой внутрь типа ВК и высадкой наружу типа НК с замками к ним соответственно типов ЗШК и ЗУК.

    Отличительной особенностью труб и замков данной конструкции является наличие наружного конического стабилизирующего пояска непосредственно за резьбовой частью трубы, внутренних упорных уступов и внутренних кольцевых выточек в деталях замка и применение конической трапецеидальной резьбы типа ТТ.

    Стальные бурильные трубы с приваренными замками

    Соединение бурильных труб при помощи замков на резьбе имеет недостатки: для соединения двух труб требуется не одно, а три резьбовых соединения, что отражается на их прочности и герметичности, особенно в условиях высоких вибрационных нагрузок и больших избыточных внутренних давлений. Дополнительное упрочнение стабилизирующими поясками, внутренним упорным уступом и т.д. усложняет конструкцию и удорожает стоимость бурильных труб.

    Рис. 5. Бурильные трубы с приваренными замками:
    а — с наружной высадкой; б — с внутренней высадкой; в — с комбинированной высадкой по ТУ 14-3-1293-84; 1 — замковая муфта; 2 — гладкая часть трубы; 3 — замковый ниппель; 4 — место маркировки трубы; 5 — сварной шов.

    От этих недостатков свободны бурильные трубы с приваренными замками (рис. 5), которые подразделяются на трубы с приваренными встык замками по внутренней высадке (ПВ), наружной высадке (ПН), комбинированной (внутренней и наружной) высадке (ПК).

    Получают эти трубы путем приварки к трубным заготовкам соединительных концов — замков. Последние приваривают контактно-стыковой сваркой по высаженной части труб. Приваренные концы обрабатывают под ниппель и муфту и нарезают замковую резьбу по ГОСТ 5286—75. Сварной шов подвергают термообработке.

    Легкосплавные бурильные трубы

    С увеличением глубины бурения появилась необходимость в создании легкосплавных бурильных труб (ЛБТ). Эти трубы, несмотря на большую толщину стенки по сравнению со стальными трубами такого же диаметра, имеют в 2—2,5 раза меньший вес в воздухе. Это отношение становится еще больше в среде жидкости, особенно в утяжеленных растворах. Поэтому предельная глубина их спуска в 3—4 раза больше, чем стальных труб. В настоящее время ЛБТ широко применяются в эксплуатационном бурении. Иногда применяют комбинированную бурильную колонну, устанавливая ЛБТ лишь в средней части ее. Это также позволяет значительно уменьшить вес и увеличить предельную глубину спуска колонны.

    ЛБТ сборной конструкции

    ЛБТ сборной конструкции выпускаются по ГОСТ 23786—79 с классификацией по конструкции, виду прочности и термостойкости.

      По конструктивным особенностям они делятся на трубы следующих подтипов:

  • гладкие по всей длине;
  • с внутренними концевыми утолщениями (тип ТБ);
  • с протекторным утолщением и внутренними концевыми утолщениями (тип ТБП);
  • с коническими стабилизирующими поясками.
    1. По термостойкости они делятся на трубы:

    2. для нормальных температур;
    3. для повышенных температур.

    ЛБТ сборной конструкции соединяются между собой на резьбе с помощью бурильных замков типа ЗЛ (замок легкий).

    Диамагнитность ЛБТ позволяет проводить инклинометрические работы через спущенную колонну. Использование ЛБТ значительно снижает трудоемкость СПО, сокращает расход талевого каната, тормозных колодок лебедки, энергии, транспортные расходы. Однако ЛБТ нельзя использовать при рН > 10 из-за коррозии. Недопустимы и кислотные ванны для освобождения прихваченной колонны.

    ЛБТ цельной конструкции

    Эти ЛБТ не имеют присоединенных деталей. Они соединяются между собой при помощи замковой резьбы, нарезаемой на утолщенных концах труб: под замковую муфту с одного конца и замковый ниппель — с другого. Несомненным преимуществом ЛБТ цельной конструкции является в три раза меньшее число резьбовых соединений в свече, бурильной колонне, что повышает их герметичность.

    Однако низкая износостойкость резьбы не позволяет применять их как комплект рабочего инструмента для бурения. Из них составляют специальные комплекты инструмента для выполнения некоторых технологических операций, например, для заливки зон поглощений через колонну труб в случаях опасности прихвата заливочных труб. Прихваченная колонна ЛБТ может быть легко разбурена долотом.

    В последнее время созданы ЛБТ с толстой стенкой (40 мм), которые иногда называются ЛУБТ (УБТ из легкого сплава). Они устанавливаются выше стальных УБТ с целью исключения влияния стальных труб на показания инклинометрических приборов.

    Непрерывные бурильные трубы

    Непрерывная бурильная труба представляет собой длинномерную колонну гибких труб (КГТ), размещенную на барабане самоходной (колтюбинговой) установки. В процессе спуска в скважину труба сматывается с барабана, а при подъеме она вновь наматывается на него. Вращение долота может осуществляться забойными двигателями, а нагружение долота — забойным механизмом подачи, который, при необходимости, одновременно воспринимает реактивный крутящий момент.

    Главным преимуществом КГТ является обеспечение непрерывного процесса спускоподьемных работ, что кратно сокращает их продолжительность. Управление работой отклонителя может осуществляться по кабелю, встроенному в трубу. По нему же может непрерывно передаваться вся необходимая информация с забоя скважины.

    В мировой практике известны случаи, когда при глубине скважины 1700 м длина горизонтального участка составляла более 10 тыс. м.

    Ведущие бурильные трубы

    Ведущие бурильные трубы (ВТ) предназначены для передачи крутящего момента бурильному инструменту от ротора или восприятия и передачи реактивного момента (дошедшего до устья) от забойного двигателя к ротору при одновременной осевой подаче инструмента. ВТ имеет в сечении квадратную, шестигранную или крестообразную форму с концентрически расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода жидкости.

    На концах ВТ нарезается трубная резьба. На нижний конец ВТ навинчивается нижний штанговый переводник (ПШН), а на верхний конец — верхний штанговый переводник (ПШВ) для соединения ее со стволом вертлюга. В целях защиты замковой резьбы ПШН от износа (из-за наиболее частого свинчивания — развинчивания ВТ) между ним и бурильным замком устанавливают предохранительный переводник П, через который ВТ соединяется с бурильной колонной.

    По достижении предельно допустимого износа П заменяется на новый. Все резьбы на нижнем конце ВТ выполняются правые, а на верхнем — левые.

    Утяжеленные бурильные трубы

    Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) представляют собой толстостенные стальные трубы цельной конструкции (кроме УБТСЗ) с внутренним каналом круглого сечения и предназначены для увеличения жесткости и веса единицы длины низа бурильной колонны, посредством которого создается нагрузка на долото в процессе бурения.

      В настоящее время используется несколько типов УБТ, поставляемых по различным техническим условиям:

    Читайте также:  Фановая труба для канализации: цели применения, нормативные требования, альтернативы
  • с гладкой поверхностью по всей длине;
  • с проточкой (для лучшего захвата клиньями);
  • квадратного сечения;
  • со спиральными канавками;
  • со спиральными канавками и проточкой;
  • сбалансированные УБТ;
  • 7 УБТ по стандарту 7АНИ.
  • УБТ, как правило, имеют с одного конца наружную, а с другого — внутреннюю замковые резьбы (промежуточные УБТ). Кроме того, на каждый комплект предусматривается одна труба с внутренней замковой резьбой на обоих концах (надцолотная УБТ).

    Рис. 6.

    Противоприхватные

    Основная идея здесь заключается в уменьшении площади контакта их со стенкой скважины. Действительно, квадратные УБТ будут контактировать со стенкой скважины, даже при наличии на ней толстой фильтрационной корки, по ребру и прилегающим к нему поверхностям, площадь которых будет значительно меньше в сравнении с площадью контакта УБТ круглого сечения.

    Выполнение спиральных канавок на УБТ круглого сечения преследует ту же цель — уменьшить площадь контакта УБТ со стенкой скважины. Однако цель будет достигнута лишь при условии, что не будут забиты сами канавки вязким и липким материалом.

    В целях увеличения износостойкости часто поверхность УБТ наплавляется в нескольких местах (чаще — в двух) твердым сплавом в форме круговых поясков длиной 100—250 мм, размещаемых примерно на одинаковых расстояниях друг от друга.

    Горячекатаные УБТ рекомендуется применять при бурении скважин средней глубины (до 2000—2500 м) в неосложненных условиях с использованием забойных двигателей.

    Сбалансированные УБТ

    Конструкции выявила их существенные недостатки, из-за разностенности и динамической несбалансированности эти УБТ при вращении вызывают биение и дополнительные динамические нагрузки. Отсутствие термообработки сказывается на прочности труб и др. В связи с этим освоены и получили широкое применение сбалансированные УБТ (УБТС), изготовляемые путем сверления внутреннего канала, обточки наружной поверхности, термообработки труб, обкатки роликом и фосфатирования резьбы, что существенно повышает динамическую характеристику и прочность труб.

    Бурильные трубы – изделия с особыми характеристиками

    Стальные, легкосплавные и алюминиевые бурильные трубы ТБПК могут быть разных видов. В рамках данной статьи мы опишем все особенности их использования.

    1 ГОСТ на обычные, ведущие и утяжеленные бурильные трубы, общее их описание

    Под бурением понимают разрушение горной породы при помощи специального инвентаря и техники. В качестве спецоборудования при этом выступают трубы для бурения (ТБ), замки особой конструкции для них, буровые штанги. Такие приспособления, в частности трубы, используются достаточно широко в современной промышленности.

    С их помощью можно подводить к забою промывочную жидкость либо сжатый воздух, поднимать наверх разрушенную породу, передавать требуемое вращение инструменту и формировать осевую нагрузку на него.

    Ключевой особенностью всех труб, используемых для бурения, является то, что их соединение между собой производится при помощи замков особого типа, оснащенных замковой резьбой. Сам процесс изготовления таких трубных изделий регламентируется рядом Технических условий и Государственных стандартов:

    • ГОСТ Р 51245–99;
    • ГОСТ 23786–79;
    • ТУ 1–2–365–81;
    • ГОСТ Р 50278–92;
    • ТУ 1321–205–00147016–01;
    • ТУ 14–161–175–98;
    • ТУ 39.0147016–63;
    • ТУ 14–3р–29–2007;
    • ТУ 14–162–13–95;
    • ЭСБТМ – 42;
    • ЭСБТМ – 50;
    • ЭСБТМ – 63,5;
    • ЭСБТМ – 73.

    Повышения прочностных характеристик труб для бурения добиваются путем утолщения их концов. Изготавливаются такие изделия посредством приваривания к концам (их называют высаженными) тела трубы муфты и ниппеля замкового соединения. В процессе производства каждая его стадия контролируется, что связано с необходимостью обеспечения максимально высокой точности готовой продукции. Такая система контроля является гарантией соответствия заданных параметров и уровня качества строгим требованиям ГОСТ.

    Кроме того, описываемые нами трубы должны обладать надежной защитой от коррозии, обусловленной воздействием климатических (природных) факторов. Высоких антикоррозионных показателей добиваются нанесением на изделия бесцветного специального лака или других консервационных покрытий. А качественная защита замковой резьбы обеспечивается использованием предохранительных металлических деталей и антикоррозионной консистентной смазки.

    2 Размеры и диаметр бурильных труб ТБПК, ТБН, ТБВ и других их видов

    Трубы, о которых мы говорим, согласно стандартам, выпускаются со следующими величинами:

    • от 7,1 до 10,5 мм – толщина стенок;
    • от 60,3 до 139,7 – диаметр (внешний);
    • длина: 11,5 м для изделий сечением от 114 до 168 мм, 11,5, 8 и 6 м для изделий с других диаметров.

    Сопротивление (временное) разрыву в них может колебаться в пределах 650 – 1100 МПа, а предел текучести – 380–1000 МПа.

    Классификация ТБ осуществляется по нескольким признакам. Например, по тем тонкостям, которые имеют готовые изделия, по материалу, из которого они производятся (горячекатаные листы либо алюминиевые сплавы). По особенностям конструкции трубы для выполнения бурильных работ бывают:

    • ТБН – с наружными концами;
    • ТБВ – с внутренними концами;
    • ТБНК – со стабилизирующими поясками и концами высаженными наружу;
    • ТБВК – с поясками и концами высаженными внутрь;
    • ТБПН, ТБПВ, ТБПК – с приваренными замками;
    • АБТ (либо ЛБТ) – отдельная группа изделий, изготавливаемых из сплавов алюминия.

    Для бурения скважин большой глубины рекомендуется использовать трубы с приваренными замками и со стабилизирующими поясками, вертикальных неглубоких скважин – изделия с внутренними и наружными концами, а также с замками. Последние обычно используются и при обустройстве направленных по наклонной скважин, и тогда, когда применяются забойные двигатели для проведения работ.

    Здесь хочется отметить, что при выполнении работ с указанными двигателями очень часто используются легкосплавные ТБ. Они имеют меньшую прочность, нежели стальные изделия, но при этом характеризуются и некоторыми особыми свойствами, которые не в состоянии обеспечить их металлические собратья. Например, ЛБТ являются диамагнитными. За счет этого не нужно поднимать колонны из скважины, чтобы замерить ее азимутальные и зенитные углы.

    Кроме того, изделия, изготавливаемые из алюминиевых листов, допускается погружать на большие расстояния, чем стальные. Также внутренняя поверхность труб из сплавов алюминия имеет малую шероховатость, что обуславливает меньший показатель гидравлического сопротивления в них. Заметим, что такие изделия не эксплуатируются в тех случаях, когда в скважинах присутствует раствор (буровой) с величиной рН более 10 единиц, а также при температурах более +150 градусов Цельсия.

    3 Как чаще всего классифицируются трубы для бурения?

    Как правило, их делят на три большие группы – утяжеленные, ведущие и обычные. Именно такая классификация считается общепринятой и понятной всем специалистам, имеющим отношение к бурильным изделиям.

    Обычные трубы делают из стальных сплавов либо из сплава Д16Т на основе алюминия. Такая продукция характеризуется поперечным круглым сечением, наличием внутренних высадок на концах, стальных навернутых замков либо полузамков с крупной конической резьбой, толщиной стенки от 4,75 до 11 миллиметров. Нередко обычные ТБ имеют утолщенные концы (это увеличивает показатель их плотности). Распространенные диаметры таких изделий – 129 мм, 147 мм, 114 мм.

    К ведущим трубам относят конструкции, монтируемые в верхней части колонны. Они описываются многогранным сечением (4–8 граней), используются для передачи вращения от вращателя агрегата для бурения всей колонне. Обязательным атрибутом ведущих ТБ является наличие на их концах внутренней, комбинированной или наружной высадки, необходимой для утолщения изделий.

    Передачу продольного и вращательного усилия на установку, которая разрушает породу при бурении, обеспечивают утяжеленные трубы (УБТ), имеющие в поперечнике круглое либо квадратное сечение. Другая их функция – увеличение уровня жесткости нижнего участка колонны (она находится в постоянно сжатом состоянии) во время бурения нефтяных и газовых скважин.

    Между собой такие изделия соединяются резьбой, стенка УБТ может иметь толщину 16–89 миллиметров, используются они для работы на глубинах не более 2,5 тысяч метров в несложных с геологической точки зрения условиях. Диаметр (наружный) УБТ варьируется в пределах 79–279 мм. Внешне они представляют собой цилиндрические конические трубы с внутренней и наружной резьбой (опять же таки конического типа).

    Существуют и специальные виды утяжеленных труб с проточками, спиральными канавками и твердыми наплавами снаружи. Их, как правило, монтируют в самой нижней части агрегата для бурения, где отмечается максимальная нагрузка на систему. По этой причине УБТ данного подвида имеют укороченную длину и большую толщину стенки, что позволяет установке выдерживать повышенное давление.

    Добавим, что все трубы, используемые для бурения, производятся бесшовными (именно такие изделия гарантируют наибольшую прочность при больших нагрузках). Зона сварного шва у них обязательно проходит процедуру закалки. А само сварное соединение в обязательном порядке испытывается на изгиб и на качество шва.


    Бурильные трубы: особенности и применение

    Трубы в современной жизни используются повсеместно, а в некоторых отраслях просто нельзя обходиться без них. Однако существуют такие области их применения, которые нуждаются в подобных изделиях специфической конструкции. Именно поэтому бурильные трубы очень легко отличить от обычных материалов данного типа.

    Любительское фото готовых изделий подобного типа в специальной упаковке, предназначенной для транспортировки

    Особенности конструкции и характеристики

    Для начала необходимо сказать о том, что такие изделия применяют только для работ связанных с бурением отверстий в земле. Использование этих материалов в других областях считается расточительным и нецелесообразным, поскольку их цена довольно велика. При этом применять для других нужд изделия срок эксплуатации, которых уже закончился, просто не имеет смысла, потому что они после отработки обычно идут только на металлолом.

    Качество изготовление продукции данного типа должно быть очень высокое и поэтому многим отечественным производителям пришлось практически полностью переоборудовать свое производство, чтобы соответствовать современным нормам

    Разновидности

    Прежде всего, стоит упомянуть про утяжеленные бурильные трубы, поскольку они выдерживают на себе высокие нагрузки, которые воздействуют не только по вертикали, но по всей длине изделия.

    • Данный материал обладает высокой прочностью и имеет толстые стенки. Важно упомянуть о том, что изготавливается такая бурильная труба по ГОСТу 7909 56 и совершенно не допускается нарушение даже самых незначительных параметров, указанных в нем.

    Материал для изготовления обсадных колонн также относится к данной категории труб

    • Стоит отметить, что подобные виды изделий на своих торцах имеют специальную резьбу, которая обладает строго определенным шагом и типом сечения. При этом важно упомянуть и о том, что такие изделия делаются соответствующей длины, что также отображается в ГОСТе.
    • Отдельное внимание необходимо уделить и тому, что ведущие бурильные трубы фиксируются друг с другом не только посредством резьбового соединения, но и с помощью специальных муфт. Такие устройства специально разработали именно для бурильной отрасли, и они имеют специфическую конструкцию.

    Разновидности легкосплавных изделий из алюминия с металлическими замками

    • Также в данной области часто используют легкосплавные бурильные трубы. Они отлично помогают снизить общий вес системы, снимая при этом дополнительные нагрузки, создаваемые им.
    • При произведении подобных работ необходимо производить отвод воды, создавать обсадную колонну, и организовать соединение с системой водоснабжения. Для этого также используются различного рода трубы, но инструкция по монтажу не настаивает на наличие определенных свойств у них или специального сплава изготовления.

    Совет!
    Для экономии средств профессиональные мастера рекомендуют изготавливать подобные изделия на заказ у специальных компаний.
    Если постоянно приобретать фирменные материалы данного типа, то стоимость работ резко возрастет.

    Очень часто ведущую трубу делают с квадратным профилем сечения, поскольку она так получает дополнительную прочность и толстые стенки по углам

    Особенности

    • Прежде всего, необходимо упомянуть о том, что практически все бурильные утяжеленные трубы по ГОСТ выполняют из металла, который подвержен коррозии. Это делается для придания им определенных свойств и сокращения расходов на расходный материал, чем порой такие изделия и являются. Поэтому эти трубы покрывают специальным защитным слоем, в качестве которого часто используется бесцветный лак.
    Читайте также:  ППР труба – особенности и применение

    Требования по хранению подобных материалов также довольно высокие и требуют строго соблюдения определенных норм и правил

    • Отдельной защитой снабжается резьба. Ее обильно смазывают толстым слоем жира или специального состава. Если же процесс бурения производится своими руками, то после работы обязательно обновляют такое покрытие.
    • Стоит отметить, что некоторые принципы бурения отверстий в земле предполагают наличия специфических труб с особой конструкцией. Они могут иметь развальцовку, установленные ниппеля или специфические замки на дополнительной резьбе. Также некоторые разновидности таких конструкций имеют разный момент свинчивания бурильных труб, который зависит от технологического процесса или типа используемой установки.

    Совет!
    Считается, что для каждого типа почвы нужно использовать не только специальный бур, но и вид трубы, которая бы была рассчитана под конкретные нагрузки.
    Однако в большинстве случаев мастера пользуются универсальными изделиями.

    Конструкция приварных замков

    Дополнительное оборудование

    Когда нужно приобрести трубы данного типа, то в обязательном порядке к ним подбирают дополнительные элементы, без которых производить работы или обслуживание просто невозможно. При этом такие элементы, как переводники для бурильных труб или обтираторы нужно выбирать в соответствии с типом самой установки и обсадной колоны.

    Различные замки, которые используют при создании бурильной колонны

    Замки

    Отдельно данное устройство приобретается только в том случае, когда на самих трубах не имеется соответствующей нарезки для соединения. Также их исключают из перечня покупок, если на торцах имеются наваренные фиксаторы или посадочная резьба под муфту для труб.

    Замок вместе со специальной муфтой называют переводником

    Дело в том, что замки для бурильных труб выполняют функцию своеобразных соединительных элементов, которые связывают все секции в колонну. При этом чаще всего они изготавливаются отдельно и поэтому к их выбору нужно подходить очень внимательно.

    Совет!
    Профессиональные мастера рекомендуют приобретать все элементы, необходимые для произведения подобных работ у одного изготовителя.
    Так можно избежать проблем связанных с несовместимостью оборудования.

    Различные варианты переводников в графическом исполнении

    Переводники

    Фактически данный элемент выполняет те же функции, что замок. Однако он позволяет наиболее жестче передавать крутящий момент, даже при изменении диаметра используемого материала.

    Вариант изготовления безопасного переводника с шариковым клапаном

    В последнее время стал популярен безопасный переводник для бурильных труб. Он дает возможность отделить часть колоны, если бур переклинило или произошла авария. Поэтому его устанавливают между первой трубой и остальной колонной.

    Также существуют и обычные соединительные переводники, которые применяют на всех участках труб. В некоторых типах геологической разведки они намного популярнее, чем остальные элементы с подобными функциями.

    Совет!
    Большинство мастеров предпочитают заказывать такие детали отдельно.
    При этом многие из них имеют свое личное представление о внешнем виде и конструкции данных элементов системы.

    Металлический обтиратор многоразового использования, с установленным в него вкладышем

    Обтираторы

    Типовые обтираторы для бурильных труб имеют вид двух плоских колец из металла, между которыми зажата резина или прокладка из полиуретана. При этом диаметр отверстия кольца должен быть немного больше, чем у трубы, но уплотнитель обычно выступает на несколько миллиметров.

    Полиуретановый обтиратор, который используют без металлического каркаса на менее ответственных работах

    Назначение такого изделия заключается в том, чтобы при извлечении колоны из отверстия на ней не оставалось грязи или земли. Также ширина металлических колец подбирается таким образом, чтобы она перекрывала скважину, препятствуя попаданию туда мусора.

    Совет!
    Существует просто огромное множество различных дополнительных элементов, используемых при данном виде работ.
    Однако все их нужно подбирать в соответствии с технологическим процессом, который разработан под конкретное оборудование и скважину.

    Некоторые виды работ предполагают использование нескольких обтираторов, которые помещаются в специальную камеру под названием грязевая юбка

    Вывод

    Ознакомившись с видео в этой статье можно детально изучить виды труб, которые применяются при бурении. При этом особое внимание стоит уделить их конструкции и соединению между собой. (См. также статью Как сделать канализацию в доме: особенности.)

    Также основываясь на тексте, который предложен выше, стоит сделать вывод о том, что изготавливаются бурильные трубы по ГОСТу. Любое от него отклонение является браком, и контроль качества ведется не по партиям, а по единицам продукции.

    Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

    Буровые трубы – цена зависит от их вида и особенностей

    Название бурильных труб определяет их область применения. Они используются при бурении скважин различного назначения и являются одним из конструктивных звеньев буровой установки. Технология бурения практикуется во многих сферах промышленности, а также предназначается для бытовых нужд. С ее помощью добывают полезные ископаемые и воду, устраивают нефте- и газоносные скважины, производят геологоразведочные и ремонтные работы. Во всех этих случаях, и не только, используют буровые трубы, цена которых зависит от их конструктивных особенностей, размеров и материала изготовления.

    Особенности буровых труб и их разновидности

    Главным предназначением буровых труб является обустройство буровой колонны, через которую происходит:

    • разрушение породы;
    • спуск и подъем породоразрушающей головки;
    • подача специального бурового и промывочного раствора;
    • передача крутящего момента в процессе бурения;
    • создание и поддержание осевой нагрузки, необходимой для правильной работы оборудования;
    • перемещение очищающего и охлаждающего инструмента;
    • забор нефти, воды или газа.

    Кроме этого, бурильные трубы усиливают стенки скважин и закрепляют их во избежание возможных завалов.

    Буровые установки представляют собой сложные технические комплексы, основными составляющими которых являются бурильные трубы. В зависимости от выполняемых функций они классифицируются на:

    • обычные. Для их изготовления используют алюминиевые сплавы (цельнотянутые трубы), но чаще – сталь. Они имеют круглое сечение с минимальной толщиной стенки 4,75мм и максимальной – 11мм. Соединение стыков производится специальными бурильными замками с конической резьбой крупного размера. В некоторых случаях применяют полузамки. На концах труб имеются утолщения, которые увеличивают их надежность и прочность;
    • ведущие. Располагаются в верхней части буровой колонны. Они служат для передачи вращательного движения непосредственно от вращателя, размещенного на буровой установке. Трубы имеют многогранное сечение с размером стенки 23,5…89,5мм, а их концы утолщают специальными высадками – комбинированными, либо внутренними или наружными;
    • утяжеленные. Находятся в нижней части буровой колонны и отвечают за увеличение жесткости ее сжатых частей. Стальные трубы имеют квадратное или круглое сечение с толщиной стенки от 16 до 50 и более миллиметров. В их функции также входит создание необходимой нагрузки на разрушающее породу оборудование. Соединение элементов производится при помощи резьбы.

    Стальные буровые трубы выпускаются с приварными или высаженными внутрь, либо наружу концами. Они комплектуются соединительными муфтами или же стабилизирующими поясками в форме конусов. Изделия с приварными концами могут не иметь высадку (турбинное бурение) или иметь высадку наружу (роторное бурение).

    Легкосплавные бурильные трубы используют при бурении скважин гидравлическими забойными двигателями. Изделия имеют высокую прочность и достаточную плотность, а также диамагнитность. Но их не допускается эксплуатировать в кислотных и агрессивных щелочных средах.

    Утяжеленные буровые трубы подразделяются на горячекатаные, используемые совместно с забойными гидродвигателями, и сбалансированные, применяемые для роторного варианта бурения.

    Требования, предъявляемые к буровым трубам

    Стандарты устанавливают определенные требования к любым, в том числе и строительным материалам, инструментам и оборудованию. Нормативы, описанные в различных ГОСТ, охватывают практически все производственные сферы. К буровым трубам относится сразу несколько стандартов, разделенных по их материалу изготовления и назначению.

    Общие требования, относящиеся к буровым трубам, сводятся к нескольким пунктам. Они должны быть:

    • прочными и надежными;
    • стойкими к длительным и существенным механическим нагрузкам;
    • долговечными;
    • устойчивыми к коррозионным процессам и температурным перепадам.

    Особые требования предъявляются и к специальным соединительным замкам, главной задачей которых является обеспечение прочной стыковки торцов труб. Соединения считаются наиболее уязвимыми местами, поэтому к ним относятся с повышенным вниманием.

    Следует отметить, что при бурении должна использоваться высококачественная буровая труба, цена которой не может быть низкой. Кривые и ржавые изделия способны нанести непоправимый вред окружающей среде.

    Нормативы требуют добротной закалки бурильных замков и полузамков, но без перекаливания, иначе свойства стали значительно ухудшатся. Изделия, в этом случае, использовать при бурении будет недопустимо. Резьба также должна соответствовать стандартам, требования которых сводятся к тому, чтобы она имела коническую форму. Подобная резьба, по сравнению с цилиндрической:

    • имеет лучшую герметичность;
    • использует для закручивания меньше витков;
    • способствует увеличению скорости процесса бурения;
    • сводит к минимуму износ замков;
    • исключает возможность перекоса при закручивании.

    Очень важно, чтобы бурильные трубы и буровые замки были изготовлены на современном промышленном оборудовании. Особенно это касается нарезания резьбы.

    Чтобы соединение буровой колонны было качественным и герметичным, резьба должна быть выполнена на станке с ЧПУ. Никакая ручная нарезка, даже с помощью токарного станка, не допускается.

    Использование некачественных соединений приводит к быстрому загрязнению скважин и к уменьшению их срока службы. В результате, внутрь просачиваются неочищенные грунтовые воды, и происходит быстрое заиливание скважины. К этому может привести соединение буровых труб при помощи сварки.

    Дело в том, что в полевых условиях выполнить качественный сварной шов практически невозможно из-за ряда непредвиденных и предвиденных обстоятельств:

    • сварка производится на весу, причем верхнюю трубу жестко зафиксировать в таком положении бывает крайне сложно;
    • даже высококвалифицированный сварщик не даст гарантии четкого расположения по вертикали сваренных труб. А даже минимальные отклонения могут привести к переломам и трещинам при погружении буровой колонны в грунт;
    • место шва через время начнет коррозировать, так как после сварки металл теряет свою первичную структуру;
    • в случае необходимости извлечения буровой колонны по каким-либо причинам, трубы придется разрезать, а затем сваривать заново.

    Специалисты рекомендуют для выполнения скважин использовать только специально изготовленные для них бурильные трубы и замки.

    Варианты бурения

    При устройстве глубинных скважин применяют несколько методов бурения.

    Колонковое бурение

    В процессе работы порода разрушается по кольцу, оставляя внутреннюю часть не раздробленной. Раздробленный грунт вымывается подаваемой в скважину жидкостью и выносится на поверхность. Оставшийся керн поступает в колонковую трубу. После ее частичного заполнения, керн отламывают и поднимают вверх. Для бурения используют долота, или буровые коронки, разных типов.

    Роторное бурение

    Через буровую колонну от расположенного на поверхности ротора происходит вращение долота. Ротор, в свою очередь, получает вращательное движение от мощного двигателя благодаря приводному валу. В данном случае, между обычными буровыми трубами и долотом ставят утяжеленную бурильную трубу, дающую дополнительную нагрузку на коронку.

    Забойный или ударный способ

    Относится к механическому породоразрушающему бурению под воздействием ударов, к примеру, пневмо- или гидроударником, электро- или турбобуром. Бурильная колонна при этом не вращается. Забойный двигатель преобразует подводимую в скважину с поверхности электрическую, пневматическую, либо гидравлическую энергию в механическую работу бурового долота.

    В случае наличия в толще будущей скважины грунтов, слишком отличающихся по физико-механическим характеристикам, используют комбинированные методы бурения.

    Ссылка на основную публикацию