Материал: Бурильный инструмент
группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
ГЛАВА 3
Раздел 2 Бурильный инструмент
БУРИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Здесь кратко обсуждается основной бурильный инструмент, который, по-видимому, должен применяться при решении вопросов направленного бурения. Для более детальной информации о конкретном оборудовании, необходимо ознакомиться с “Composite Catalog” или с перечнем выпускаемого заводами-изготовителями бурильного инструмента.
Утяжеленные бурильные трубы ( УБТ )
УБТ - тяжелые, сделанные из прочной стали трубы. Они устанавливаются в нижней части КНБК и нужны для увеличения нагрузки на долото и придания КНБК необходимой жесткости. Применяются как гладкие, так и спиральные УБТ. В направленном бурении применение спиральных труб более предпочтительно (см. рис.2-1).
Спиральные выемки на трубах уменьшают площадь контакта между поверхностью трубы и стенкой скважины на 40%, уменьшая при этом вес самой трубы лишь на 4%. Вероятность дифференциального прихвата существенно уменьшается.
Рисунок 2-1
Укороченные УБТ (УУБТ)
Их часто называют патрубки и просто являются укороченной версией обычных УБТ. Укороченные УБТ могут быть изготовлены на заводе с самого начала или из обычной УБТ можно (разрезав ее) получить две или более. В направленном бурении УУБТ и немагнитные укороченные УБТ (НУУБТ) нашли широкое распространение в компоновке КНБК. Обычно, компании, занимающиеся направленным бурением, применяют УУБТ различной длины (1,5
м; 3 м; 4,5 м).
Немагнитные УБТ (НУБТ)
Немагнитные УБТ обычно бывают гладкие (без спиральной нарезки). Они изготовляются из высококачественной, нержавеющей стали. Измеряющее магнитное поле оборудование, необходимо разместить в немагнитной трубе такой длины, чтобы на результаты измерения магнитного поля земли не оказывали влияния помехи. Измерительный инструмент изолируется от вредного влияния стальных компонентов КНБК и бурильных труб. Анадриловское оборудование М1, MWD и их вспомогательные элементы располагаются внутри своей собственной специальной немагнитной УБТ. SLIM-1 помещается во внутрь стандартной немагнитной УБТ.
Короткие немагнитные УБТ (немагнитные патрубки)
Немагнитные патрубки - это короткая модификация НУБТ. Они часто изготавливаются из обычных НУБТ укорачиванием. Немагнитный патрубок может устанавливаться между двигателем и MWD, для устранения магнитных помех от двигателя. Он часто устанавливается в КНБК, предназначенных для бурения горизонтальных скважин.
СБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Перепускной переводник
Это переводник “ниппель-муфта“ с установленным внутри перепускным клапаном. Его часто устанавливают выше забойного двигателя. В обычных вращающихся КНБК перепускной клапан вставляется или в переводник долота, или в отверстие около стабилизатора долота.
Наддолотный переводник
Это переводник “муфта-муфта“, устанавливаемый прямо над долотом, если не используется наддолотный стабилизатор долота. Внутрь его устанавливается перепускной клапан. Размеры бывают самые разнообразные.
Шламометаллоулавитель (ШМУ)
ШМУ представляет собой стальной, скошенный к низу переводник с “ юбкой “, надетой на нижнюю, скошенную часть. Все это образует корзину для сбора шлама. Тяжелые частицы, которые не могут быть удалены при циркуляции, оседают в корзине.
Переводник - удлинитель
Это короткий переводник (обычно “муфта-ниппель“), который применяется для точной регулировки КНБК. Перепускной переводник можно использовать как переводник - удлинитель.
Толстостенные бурильные трубы (хевивейт)
Это трубы промежуточного веса с размерами бурильной трубы для более легкого обращения с ними. Их соединения имеют большую длину, что обеспечивает более надежное соединение и предотвращает абразивный износ наружной поверхности труб. Поверхность труб так же защищается против абразивного износа и центральными подушками. Соединения и противоизносные подушки - лучше противостоят изгибу, чем основное тело трубы. Некоторые такие трубы имеют две подушки. Эти трубы - менее жесткие, чем УБТ и имеют меньший контакт со стенками. Вероятность дифференциального прихвата уменьшается. Их свойство контактировать со стенками в трех точках позволяет решить две серьезные проблемы направленного бурения. Они позволяют выполнять бурение с высокими скоростями вращения с меньшим крутящим моментом.
Рисунок 2-2
Диапазон размерных величин
|
|
|
|
|
Труба |
|
|
|
|
Замок |
|
|
|
Вес |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Механические свойства |
|
|
|
|
Механические свойства |
Вес труб с |
|
||||
|
Номинальный размер |
|
|
|
|
|
|
|
трубной секции |
учётом |
|
|||||||
|
|
|
|
трубной секции |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
труб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
замков |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Но-ми- |
Внут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наль |
Тол- |
Пло- |
выса- |
|
эле- |
Предел |
Предельная |
|
|
|
|
Предел |
Предель-ная |
По- |
|
Труб |
|
|
-рен- |
жен- |
|
ва- |
Размер и |
Нар. |
|
|
|
Момент |
|||||||||
ный |
щи- |
щадь, |
|
страгива- |
нагрузка на |
Внутр. |
|
страги- |
нагрузка на |
гон- |
|
дл. |
||||||
ний |
ной |
|
тора |
типы |
|
|
|
скручива-ния |
||||||||||
раз-мер |
на |
Кв |
|
ния |
скручивание |
|
|
вания |
скручива-ние |
ного |
|
30 |
||||||
|
час- |
|
|
соед-ний |
(Е) |
|
|
(фт*фнт) |
||||||||||
труб |
стен |
Дюйм |
|
|
(фунт) |
(фт*фнт) |
|
|
(фунт) |
(фт*фунт) |
фут. |
|
фут. |
|||||
(А) |
(В) |
|
|
ти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(С) |
|
(D) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 1/2 |
2 |
0.719 |
6.280 |
4 |
|
3 5/8 |
345,400 |
19,575 |
N.C.38 |
4 3/4 |
2 3/16 |
|
345,400 |
19,575 |
25.3 |
|
760 |
9,900 |
1/16 |
|
(3 1/2 I.F.) |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
2 |
0.719 |
7.410 |
4 /12 |
|
4 1/8 |
407,550 |
27,635 |
N.C.40 |
5 1/4 |
2 11/16 |
|
407,550 |
27,635 |
29.7 |
|
890 |
13,250 |
9/16 |
|
(4 I.F.) |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 1/2 |
2 3/4 |
0.875 |
9.965 |
5 |
|
4 5/8 |
548,075 |
40,715 |
N.C.46 |
6 1/4 |
2 7/8 |
|
548,075 |
40,715 |
41.0 |
|
1230 |
21,800 |
|
(4 I.F.) |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
3 |
1.000 |
12.55 |
5 1/2 |
|
5 1/8 |
691,185 |
56,495 |
N.C.50 |
6 1/2 |
|
|
691,185 |
56,495 |
49.3 |
|
1480 |
29.400 |
6 |
|
(4 1/2 I.F.) |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Им легче пройти в закривленный участок ствола, у них меньшая площадь касания со
СБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
стенками. Современная тенденция в конструкции КНБК такова, что количество УБТ стремятся уменьшить и за счет толстостенных бурильных труб получить необходимую нагрузку на долото.
Стабилизаторы
Стабилизаторы являются неотъемлемой частью большинства КНБК в направленном бурении. Стабилизаторы, устанавливаемые над долотом, имеют соединения “муфта-муфта”. В них обычно устанавливается перепускной клапан. У стабилизаторов колонны - соединения типа “муфта-ниппель”. У большинства стабилизаторов - правая винтообразная конфигурация вращения лопастей. Лопасти стабилизаторов покрыты различными твердосплавными материалами. (см. рис. 2-3). Возможны различные конструктивные особенности стабилизаторов. Стабилизаторы применяются для:
Ликвидация желобов и искривлений ствола
Контроля отклонения ствола
Уменьшения риска дифференциального прихвата
Имеется множество конструкций стабилизаторов. Самыми часто используемыми являются:
Стабилизаторы с приваренными лопастями
Лопасти стабилизатора привариваются к корпусу после предварительного нагрева всех компонентов и после сварки охлаждаются в течение длительного времени. Этот процесс обеспечивает целостность стабилизатора и сводит к минимуму поломки лопастей. Форма лопастей может быть прямая, прямонаклонная или винтообразная (спиралевидная). (рис. 2-4). Стабилизаторы с приваренными лопастями не рекомендуется применять в твердых формациях изза возможности поломки лопастей. Лучше всего они подходят для ствола большого диаметра в мягких формациях т.к. они позволяют использовать максимальные скорости потока жидкости. Относительная стоимость их - не высокая. При выработке, лопасти могут быть восстановлены.
Цельноточенные (интегральные) стабилизаторы
Интегральные стабилизаторы изготавливаются из одного цельного куска металла. Они - более дорогие, чем стабилизаторы с наваренными лопастями. Спереди они могут быть скошены для обеспечения большего контакта со стенками скважины и уменьшения разрушения поверхности ствола скважины. Они могут иметь или три, или четыре лопасти. Интегральные стабилизаторы обычно имеют твердосплавные накладки из карбида вольфрама и применять их рекомендуется в абразивных формациях.
Втулочные стабилизаторы
Существуют две основные конструктивные особенности стабилизаторов втулочного типа. (см. рис. 2-6).
Стабилизатор, состоящий из двух частей (сердечник и втулка)
Втулка наворачивается на сердечник с известным крутящим моментом. Момент этот - не большой. Эту втулку легко менять и стабилизаторы такой конструкции выпускаются многими компаниями. Стабилизаторы такого типа широко используются в настоящее время.
Стабилизатор из трех частей (сердечник, втулки и переводника)
Сначала втулка наворачивается на сердечник. Затем на сердечник наворачивается переводник и это соединение затягивается крутящим моментом, величина которого рекомендована для соединения такого размера согласно API, поскольку это соединение должно обеспечить достаточное уплотнение, чтобы не было протекания раствора. Необходимость тщательного ухода за поверхностью торцов и резьбы требует значительных затрат времени на замену втулки и поэтому в настоящее время такого типа стабилизаторы применяются не так часто, как несколько лет тому назад.
СБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Рисунок 2-3
СБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Стабилизатор – хомут
Пример такого типа стабилизаторов показан на рис. 2-7. Эти стабилизаторы обеспечивают больший простор в конструкции КНБК, поскольку могут быть установлены в любом ее месте и обеспечить необходимые требования к контролю за направлением.
Некоторые работопроизводители настроены весьма скептически относительно возможности их применения, поскольку считают, что этот тип стабилизаторов может быть поврежден при спускоподъемных операциях.
Рисунок 2-4 |
Рисунок 2-5 |
|
Другими стабилизаторами для направленного бурения являются:
Стабилизатор с не вращающейся резиновой втулкой
Этот тип стабилизаторов может устанавливаться в любом месте выше самого верхнего обычного в КНБК, особенно при проходке в абразивных формациях. Резиновая втулка не вращается во время бурения и, таким образом, износ лопастей и повреждения стенок ствола - минимальны. Втулка из специального эластомера может использоваться при температурах до 1770 С.
Стабилизатор с заменяемой (после износа) подушкой.
Четыре длинные лопасти “разнесенные” под 900 образуют заменяемую подушку с вставками из карбида вольфрама.
Он - хорош для контроля направления в абразивных породах, но создает излишне высокое сопротивление крутящему моменту.