Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Бурильные трубы — наиболее ответственная часть бурового снаряда. Соединенные между собой бурильные трубы обра­зуют бурильную колонну.

При колонковом бурении применяются стальные буриль­ные трубы (СБТ) и легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ). В табл. 4.2 указаны механические свойства сталей, отнесен-

Таблица 4.2

Механические свойства сталей для изготовления бурильных труб

Механические свойства сталей

Группа прочности стали

Д

К

Л

М

Предел прочности, МПа

650

700

800

900

Предел текучести, МПа

380

500

650

750

Относительное удлине­

16

12

12

12

ние при пятикратном об­разце, %

Относительное сужение после разрыва, % Ударная вязкость, Па-с

40

40 ‘

40

40

40

40

40

40

ных к различным группам прочности, из которых, согласно отраслевой нормали ОН-41-1-68, предусмотрено изготовление цельнотянутых СБТ.

В связи с увеличением глубин скважин и применением ал­мазного бурения при высоких частотах вращения бурового снаряда возникла потребность в легкосплавных бурильных трубах, обладающих меньшей массой. В табл. 4.3 приведены механические свойства легких сплавов на основе алюминия, из которых могут изготовляться ЛБТ.

В настоящее время для изготовления ЛБТ широко приме­няется дюралюминий Д16, плотность которого р = 2800 кг/м3.

Таблица 4.3

Механические характеристики алюминиевых сплавов

Марка сплава

Предел прочности, МПа

Предел текучести, МПа

Относительное удлинение. °о

Д16Т

450

330

12

В95Т!

500

380

7

1953

540

480

6

Трубы, выполненные из этого сплава, подвергаются закалке и естественному старению. Вид этой термообработки обозна­чают индексом Т, поэтому сплав обозначают с учетом терми­ческой обработки индексом Д16Т. Сплав Д16Т малочувстви­телен к динамическим нагрузкам и к действию коррозионной среды при рН<11.

Другой алюминиевый сплав, имеющий индекс В 95Т1? об­ладает более высокой твердостью. Поэтому трубы из него могут успешно применяться при бурении скважин в абразив­ных породах. Сплав 1953 имеет более высокую коррозионную стойкость и большую механическую прочность.

Конструкции бурильных труб и их соединений различны. Промышленность выпускает ниппельные и муфтовые стальные трубы (рис. 4.4). Ниппельная труба представлена на рис. 4.4, а. Концы этой трубы утолщены высадкой внутрь. На утол­щенных концах нарезана внутренняя цилиндрическая резьба трапецеидальной формы с шагом 6,5 мм и углом наклона бо­ковых сторон профиля резьбы, равным 5°. Высадка концов трубы позволяет сохранить прочность трубы в ее нарезанной части.

Чтобы сократить время на свинчивание и развинчивание бурильной колонны при проведении спуско-подъемных опера­ций (СПО), бурильные трубы соединяют в комплекты — свечи, состоящие из 2—3 труб, которые при проведении СПО не разъ­единяют.

Ниппельные трубы соединяют в свечи или гладкими, — ПЛИ ОДНОЦрОрезПЫМII ниппелями. I Ьшнель — короткий патрубок, имеющий па обоих концах наружную резьбу для соединения бурильных труб. На цилиндрической поверхности однопрорез — пого ниппеля сделан прорез иод. ключ. Однопрорезнон нип­пель называется ниппелем типа А (рис. 4.4, б). Свечн нип­пельных труб соединяются между собой двумя ниппелями, об­разуя ниппельную бурильную колонну: ниппелем типа А и ниппелем типа Б (рис. 4.4, в). Ниппель типа Б — двух прорез-

л.

Подпись: л. БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

£ Упорный уступ

Подпись: £ Упорный уступ

А-А

Подпись: А-А

Plie. 4А. Сіалміая бурильная пнп — иелыгая труба с соединениями:

1 — труба; 2 — нинпель типа А; 3 — нич — ne. it» пит D

Подпись: БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫа

СГ:

"Кг —

1*-•

І. Ч

Рис. 4.5. Стальная бурильная труба М > фтОВОД) сосчш ici мій: о — труба; б — муфта: в гамкопый шпі­нель: г — замковая муфта

ной. Один прорез необходим для ключа, другой—для 🙂 леї лі­тера.

Ниппель Б на одном конце имеет наружную резьбу для соединения с трубой, а па втором конце — внутреннюю резьбу для соединения с ниппелем типа А. Ниппели изготовляются из толстостенные труб, материалом которых служит сталь марки 40Х и 45. Наружные диаметры ниппелей на 2 мм боль­ше наружного диаметра труб. Поэтому ниппельная бурильная колонна приближается к гдадкостеиной, что дает возможность уменьшить зазор меж чу — бурильными трубами и стенками сква­жины при соответствующем выборе диаметра буровой коронки. Малы» зазор обеспечивает проведение алмазного бурения при высоких частотах вращения бурового снаряда.

К соединениям бурильных труб предъявляются следующие требования: I) быстрота евннчнванпя п развинчивания свечей; 2) прочность и герметичность соединения; 3) небольшие гид­равлические (аэродинамические) сопротивления при движеппп потока очистного агента через них.

ь Ниппельные соединения в недостаточной степени удовле­

творяют этим — требованиям, время на свинчивание и развин­чивание свечей сравнительно велико, так как оно определя­ется числом ниток резьбы ниппеля. Резьба ниппелей чувстви­тельна к износу и особенно при применении труборазворотов.’ Изношенное резьбовое соединение ниппелей теряет прочность и герметичность.

Бурение с большими расходами промывочного агента при­водит к резкому повышению гидравлических сопротивлений из-за малых проходных отверстий ниппелей. Поэтому ниппель­ные бурильные колонны применяются при алмазном бурении скважин глубиной до 1000 м. Они успешно используются нрп подземном разведочном бурении горизонтальных н слабона­клонных скважин.

Муфтовые трубы (рпс. 4.5, а), так же как и ниппельные, имеют утолщенные путем высадки концы. Па копвдх труб нарезана наружная конусная, треугольная мелкая резьба. Ко­нусность резьбы 1 : 16.

Муфтовые трубы соединяются между собой соединитель­ными муфтами — короткими патрубками, имеющими внутрен­нюю резьбу для соединения с бурильными трубами (рис. 4.5, б).

Свечи, собранные из муфтовых труб, соединяются в ко­лонну бурильными замками (рис. 4.5, в, г). Бурильный замок состоит из двух частей: замковой муфты и замкового нип­пеля (или конуса). Замковая муфта на одном конце имеет внутреннюю резьбу под бурильную трубу, а на другом — на­ружную, крупную, конусную треугольную, резьбу под замко­вый ниппель. Конусность этой резьбы равна 1 : 6.

11а поверхности замковой муфты сделаны два » прореза: один под подкладную вилку, другой — под элеватор.

Замковый ниппель на одном конце имеет внутреннюю резьбу — под бурильную трубу, а на другом наружную — под замковую муфту. На поверхности замкового ниппеля только один прорез под ключ. Диаметр замкового ниппеля равен диа­метру замковой и соединительной муфты. Свечи, сое чиненные бурильными замками, образуют бурильную колонну муфтово­замкового соединения.

Замковые соединения с конусной резьбой относятся к на­пряженным. Они могут передавать большие крутящие мо­менты. Эти соединения мало чувствительны к изнашиванию резьбы: при небольшом износе резьбы достаточно довернуть соединение, и оно снова становится прочным и плотным. Муф­ты и замки имеют большие проходные отверстия, что позво­ляет вести бурение с высокими расходами очистного агента. Бурильные замки и соединительные муфты, опираясь на стенки скважины, предохраняют бурильные трубы ог чрезмерною из­нашивания.

Время, потребное на свинчивание и развинчивание буриль­ных свечей при замковом соединении, мало, так как доста­точно сделать 4—5 оборотов, чтобы замок был соединен.

Указанные преимущества муфтово-замковых бурильных ко­лонн дают возможность успешно применять их при твердо­сплавном, бескерновом, гидроударном и пневмоударном буре­нии, при бурении скважин с продувкой, а также при алмаз­ном бурении скважин глубиной больше 1000 м.

Замки труб изготовляются из стали марки 40НХ, имеющей предел текучести 700 МПа и твердость 20 НИС. Часть поверх­ности замковых муфт и ниппелей (конусов), а также замковая резьба с целью повышения твердости поверхности подверга­ются закалке токами высокой частоты (ТВЧ). Основные раз­меры применяемых СБТ приведены в табл. 4.4.

В соответствии с нормалью на бурильные трубы ОН-41-1 — 68 и ВТУ СЭВ в ближайшие годы предусматривается изготов­ление бурильных труб, размеры которых даны в табл. 4.5. В ней же указаны диаметры породоразрушающего инструмента

Таблица 4.4

Размеры стальных ниппельных и муфтовых бурильных труб в мм

Наружный диаметр труб

Внутренний диаметр труб

Длина трубы

Наружный

диаметр

ниппеля

Внутренний

диаметр

ниппеля

Наружный ■

диаметр

замка

Диаметр от­верстия в вы­саженной части

Масса 1 м гладких труб, кг

33,5

24

1500

3000

34

14

без вы­садки

3,40

42

32

1500

3000

4500

44

16

20

4,60

50

39

1500

3000

4500

52

22

26

6,05

42

32

1500

3000

4500

57

22

4,60

50

39

1500

3000

4500

65

28

6,05

63,5

51,5

3000

4500

6000

83

40

8,51

и соответствующие ему диаметры бурильных труб. Трубы диа­метрами 38 и 50 мм рекомендуется применять с породоразру­шающим инструментом диаметрами 46 и 59 мм, соответственно, при бурении скважин глубиною свыше 500—600 м, что позво­ляет уменьшить гидравлические сопротивления при промывке скважины.

Чтобы ослабить влияние недостатков ниппельных труб при проведении буровых работ, производственные организации ши­роко применяют при бурении алмазной коронкой диаметром 59 мм ниппельную бурильную колонну диаметром 50 мм, свечи в которой соединены бурильными замками с внешним

Таблица 4.5

Размеры бурильных труб по ОН-41-1—68 и ВТУ СЭВ в мм

Вид соединения

Диаметр

коронки

Наружный

диаметр

труб

Внутренний

диаметр

труб

Наружный

диаметр

муфты

Ниппельное

26

24

14

35

32

20

46

38

26

42

30

50

35

59

54

38

Муфтово-замковое

59

42

30

57

59, 76

50

35

65

93, 112

60,3

50

80

131, 151

73

62

95

диаметром 57 мм, взятыми от муфтово-замковой бурильной колонны диаметром 42 мм.

Такие замки хорошо центрируют бурильную колонну в сква­жине, что дает возможность проводить алмазное бурение при очень высоких частотах вращения. Кроме того, муфтово-зам­ковые соединения надежно работают при свинчивании и раз­винчивании бурильной колонны труборазворотами, а время свинчивания и развинчивания свечей при применении замко­вой конусной резьбы резко уменьшается.

Бурильные трубы из легких сплавов изображены на рис. 4.6. Ниппельная труба (ЛБТН) имеет на одном конце нип­пель типа А, а на втором — ниппель типа Б. Стальные нип­пели соединяются с трубами на самотвердеющем клее УС-1. ЛБТ изготовляют диаметрами 24, 34, 42, 54 и 68 мм.

При глубоком разведочном бурении в основном применя­ются трубы диаметрами 42, 54 и 68 мм. Основные параметры этих труб указаны в табл. 4.6. Муфтовые легкосплавные трубы соединяются стальными муфтами. Свечи в колонну соединя­ются стальными замками. При бурении коронкой с диаметром 76 мм применяют ЛБТМ-54. Замки этих труб изготовляют из стали 40ХН, а соединительные муфты из стали 36Г2С. Зам­ки и муфты устанавливают на клее УС-1.

Бурильные трубы, входящие в комплексы ССК (рис. 4.7) п КССК, должны пропускать внутри бурильной колонны съем­ные керпоириемиики, поэтому они имеют конструктивные осо­бенности. На рис. 4.7,0 показана труба комплекса ССК, На од­ном конце она имеет наружную, на другом — внутреннюю резьбу. Соединяясь между собой, трубы образуют гладко­ствольную колонну.

1тУ" Ъ]

БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

..ЛПГГ

Рис. 4.(i. Бури. чькыс трубы пл лстких сплавов;

и ниппельная грубя ЛБТН ")|: / ннппемь гшы А. ? труба; 3 — ниппель пша и: О — муфюиаи труба JIIjI’VI 51: /— замоК1; 2 — трубя: >?—муфта

Резьба труб конусная, с конусностью 1 :32. Профиль резьбы трапецеидальной формы. В соединении груб имеются две упор­ных поверхности, которые на рнс. 4.7,6 обозначены буквами Л и Б. При предварительной затяжке резьбы упорные по­верхности упруго деформируются, чем обеспечиваются проч­ность и герметичность соединения.

Трубы комплексов ССК изготовляются из стали 36X11М. имеющей предел прочности 700 Па н предел текучести 600 Па.

Таблица -1.6

Периметры ЛБТН

Обо *11,| 4011 III4 трупы

Наружным дмяметр, мм

Толщина стопки, мм

Длнн;| одной трубы, м

Мясе а трубы с соединениями, чг

ЛБТН 12

12

8

4.7

3,8

ЛБТН-5-1

54

9

1,7

^.-1

ЛВТП-68

68

9

1,7

5,8

При бурении коронками диаметрами 46, 59 и 76 мм при­меняются комплексы ССК-46, ССК-59 и ССК-76. Наружные диаметры бурильных труб указанных комплексов 43, 55 и *0 мм. Бурильные трубы комплексов ССК. рассчитаны на бурение скважин глубиной 1000—1500 м.

При бурении скважин диаметром 76 мм п глубиной до 2000 м используется комплекс КССК-70. В него входят спе­циальные бурильные трубы, соединяемые муфтами. Свечи в ко­лонну соединяются бурильными замками. Бурильные трубы изготовляются из стали 36 Г2С. Диаметр груб 70 мм. Трубы высажены внутрь. Диаметр проходного отверстия в высажен­ной части ’53 мм. Через отверстие этого диаметра свободно проходит кериопрпеадиая труба с внешним диаметром 48 мм. Комплекс КССК успешно применяется при глубоком разведоч-

БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

г~

Подпись: г~Г

БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Рис. 4 7 Г>урплы1УЯ труба I.™ ((’.К: а — гриа: С — резьбовое соединение

ном бурении па угольных, соляных и ряде рудных месторож­дений, сложенных породами до IX—X категории по буримостп.

При проектировании буровых работ приходится выбирать- материал бурильных труб с учетом нагрузок, действующих на трубы при бурении, или же при заданном материале труб устанавливать допустимые на трубы нагрузки. В связи с этим кратко рассмотрим работу колонны бурильных груб и совре­менные методы определении напряжений в различных частях бурильной колонны.

Оставить комментарий