Назначение и конструкция бурильной колонны

НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ БУРИЛЬНОЙ  КОЛОННЫ

Бурильная колонна  – непрерывная многозвенная система  инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с  долотом на забое скважины.

Состав бурильной  колонны

1- вертлюг

2- переводник вертлюга

3- верхний переводник  бурильной трубы

4- ведущая труба

5- нижний переводник ведущей  трубы

6- предохранительные переводник

7- муфта бурильного замка

8- бурильные трубы

9- ниппель

10- муфта

11, 14- переводники

12, 13- утяжеленные бурильные  трубы

Бурильная колонна состоит  из:

Ø ведущей трубы;

Ø бурильных труб;

Ø утяжеленных бурильных труб;

Ø вспомогательных элементов.

Бурильная колонна предназначена  для:

n передачи вращения от ротора к долоту;

n восприятия реактивного момента забойного двигателя;

n подвода промывочной жидкости к долоту и забою скважины, а также к ГЗД;

n создания осевой нагрузки на долото;

n спуска и подъема долота и забойного двигателя;

n проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, испытание пластов, ловильные работы и др.).

 

КАКИЕ ФУНКЦИИ ВЫПОЛНЯЕТ БК В  ПРОЦЕССЕ УГЛУБЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

• передает мощность от поверхностного привода  к долоту и сообщает ему вращательное движение, создает нагрузку на долото;

• служит каналом  подачи циркуляционного агента к  забою;

• воспринимает реактивный момент при работе забойного  двигателя;

 • обеспечивает  проведение скважинных исследований (например, исследование пластов)

 

Легкосплавные бурильные трубы

Применяются в разведочном, эксплуатационном бурении  и при капитальном ремонте  скважин

Выполняются с высаженными внутрь концами  и соединяются облегченнымит замками

Используются  при бурении с забойным двигателем, при температуре не более 150 С

• Применяются в разведочном, эксплуатационном бурении и при капитальном ремонте скважин
• Выполняются с высаженными внутрь концами и соединяются облегченнымит замками
• Используются при бурении с забойным двигателем, при температуре не более 150 С

 

 

 

 

утяжеленные бурильные трубы

Предназначены для:

• повышения  жесткости бурильной колонны  в сжатой ее части;

• увеличения веса компоновки, создающей нагрузку на долото.

Выбор длины УБТ

Вес УБТ должен на 25% превышать нагрузку на долото РУБТ = 1,25 Рд  
(на 17,5% с учетом выталкивающей силы промывочной жидкости).

 

lУБТ = 1,175 Рд/[qУБТ (1- rж/rст) g],

 

где lУБТ – длина УБТ, м; Рд – нагрузка на долото, Н; qУБТ - масса 1 м УБТ, кг; rж – плотность промывочной жидкости, кг/м3; rст - плотность материала УБТ, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.

ПРОТЕКТОР

Предназначен для предохранения бурильных труб и соединительных замков от поверхностного износа, а также обсадной колонны от протирания при перемещении в ней бурильных труб. Наружный диаметр протектора превышает диаметр замка.

ЦЕНТРАТОР

Опорно-центрирующий элемент в составе КНБК, служащий промежуточной опорой БК о стенки скважины. Обеспечивает уменьшение прогиба  КНБК. Выполняются с прямыми ребрами (длина опорной поверхности центратора примерно 0,5 м) и со спиральными ребрами.

 

Передвижные центраторы предназначены для управления зенитным углом скважины со стабилизацией азимута.

СТАБИЛИЗАТОР

Опорно-центрирующий элемент в составе КНБК, служащий промежуточной опорой БК о стенки скважины. Обеспечивает уменьшение прогиба  КНБК. Выполняются с прямыми ребрами (длина опорной поверхности центратора примерно 0,5 м) и со спиральными ребрами.

 

Передвижные центраторы предназначены для управления зенитным углом скважины со стабилизацией азимута.

КАЛИБРАТОР

Породоразрушающий инструмент для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ствола скважины в случае износа долота. Калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота. По вооружению калибраторы подразделяются на шарошечные, лопастные (твердосплавные) и алмазные

ЗАБОЙНЫЙ  ДЕМПФЕР

 ОСНОВНЫЕ  НАГРУЗКИ НА БУРИЛЬНУЮ КОЛОННУ

• Осевая нагрузка растяжения от собственного веса БК, подвешенной  в скважине, и перепада давления в долоте.

• Продольное усилие сжатия в нижней части БК, раз-груженной на забой.

• Осевые динамические (инерционные) нагрузки, возникающие  при проведении СПО.

• Дополнительные осевые нагрузки, необходимые для  преодоления местных сопротивлений  и сил трения при подъеме БК и при освобождении ее от прихвата.

Роторное бурение, ВСП

• Дополнительные переменные изгибающие нагрузки, возникающие  при вращении БК

• Крутящий момент, необходимый для вращения БК в скважине и подвода мощности к долоту

• Изгибающий знакопеременный момент при вращении БК в искривленном стволе скважины

Бурение с забойным

двигателем

• Дополнительная осевая нагрузка растяжения в подвешенной  колонне от перепада давления в турбобуре

• Реактивный момент, воспринимаемый БК при работе забойного двигателя

• Статический  изгибающий момент при размещении БК в искривленном стволе скважины

 ТРЕБОВАНИЯ  К БК

Бурильная колонна  должна:

1) быть прочной  во всех ее частях, по возможности  легкой и в тоже время обеспечивать  создание достаточных осевых  нагрузок на долото;

2) не допускать  самопроизвольного искривления  или отклонения ствола скважины  от заданного направления; 

3) быть герметичной  и обеспечивать циркуляцию БПЖ  с минимальными гидравлическими  потерями

4) обеспечивать  быстрое свинчивание-развинчивание и надежное крепление труб и других элементов колонны между собой. Резьбовые соединения должны обеспечивать взаимозаменяемость, иметь прочность, не уступающую прочности тела трубы, противостоять действию ударных и постоянно меняющихся по величине знакопеременных нагрузок.

СТРУКТУРА БК

Одноразмерной (одноступенчатой) называется БК, составленная из труб одного наружного (номинального) диаметра, многоразмерной (многоступенчатой) - из труб двух (двухразмерная) и более номинальных диаметров.

Участок БК, составленный из труб одного наружного  диаметра называется ступенью.

Участок БК, составленный из труб одного наружного  диаметра, с одинаковыми толщиной стенки, конструкцией резьбового соединения и группой прочности металла называется секцией.

ЗАДАЧИ ПРЕКТИРОВАНИЯ  БК

а) выбор диаметральных  размеров и конструкции (типов) ее элементов;

б) определение  необходимого числа ступеней и длины  секций на основе принципа условной равнопрочности всех участков и элементов бурильной колонны по отношению к основным действующим нагрузкам;

в) проверка на прочность в клиновом захвате  верхней трубы каждой секции при  спуске колонны;

г) проверка на прочность бурильных труб, расположенных  у устья скважины, при действии внутреннего избыточного давления, а нижней трубы при действии избыточного  наружного давления циркуляционного  агента;

д) проверка на выносливость бурильных труб, находящихся  под действием переменных напряжений изгиба и постоянных напряжений растяжения;

е) определение  необходимых крутящих моментов свинчивания  резьбовых соединений бурильной  колонны.

ВЫБОР ДИАМЕТРОВ  ТРУБ И ОБОСНОВАНИЕ КНБК

Диаметр бурильных  труб и УБТ выбирают на основе рекомендуемых  соотношений размеров долот, бурильных  труб, УБТ и забойного двигателя  с учетом диаметра обсадной колонны, под которую ведется бурение. Жесткость наддолотного комплекта УБТ должна быть не ниже жесткости обсадной колонны, которую затем предстоит спустить в данный интервал

Чтобы избежать опасной концентрации напряжений в  месте соединения БТ с УБТ, отношение  наружных диаметров бурильных труб и УБТ принимают не менее 0,75.

При меньшей  величине соотношения над КНБК включают одну или несколько секций УБТ меньшего диаметра.

Диаметр УБТ  нижней секции не должен превышать  диаметра забойного двигателя.

КОСТРУКЦИЯ  СПУСКО-ПОДЪЕМНОГО КОМПЛЕКСА БУРОВОЙ УСТАНОВК  ИХ ВИДЫ

По конструктивному  исполнению буровые установки классифицируют на:

 • стационарные и мобильные;  
• морские;  
• для бурения с использованием гибких труб (колтюбинговые).

 

По назначению все БУ для бурения на нефть  и газ разделены на два параметрических  ряда:

1-й ряд  – БУ для эксплуатационного  и глубокого разведочного бурения. 

2-й ряд  – БУ для картировочного, структурно-поискового  и геологоразведочного бурения  на нефть и газ;

17-БТ МУФТА

18-БТ НИППЕЛЬ

19-ВЕРТЛЮГ

20-СПАЙДЕР

21ЭЛЕВАТОР

22-КВАДРАТ

23-КАНАТ