Материал: Морское бурение разведочных скважин

наружный диаметр коронки с резцами - 112;

наружный диаметр короночного кольца - 110;

внутренний диаметр короночного кольца - 96;

наружный диаметр колонковой трубы - 108;

внутренний диаметр колонковой трубы - 98

Переходники служат для соединения отдельных элементов бурового снаряда, отличающихся по диаметру или резьбе. Они изготавливаются из стали марки 45 и 50 и выпускаются 2 видов - фрезерные и тройные.

Фрезерные зубья на верхнем конце переходника предназначены для разрушения пород, обваливающихся со стенок скважины.

Шламовые трубы служат для сбора во время бурения крупных и тяжелых частиц шлама. Шламовые трубы изготовляют из тех же трубных заготовок, что и колонковые трубы.

Бурильные трубы служат для соединения породоразрушающего инструмента, работающего на забое с буровой установкой, установленной на буровом судне. Бурильные трубы соединяют в буровую колонну с помощью ниппелей и муфт. При колонковом бурении через бурильную колонну на породоразрушающий инструмент передаются осевое усилие, необходимое для внедрение коронки в пород, крутящий момент для преодоления сил сопротивления со стороны забоя, подводится очистной агент, с помощью которого происходит охлаждение ПРИ, а так же вынос шлама на поверхность.

Рис.12. Бурильные трубы для разведочного бурения.

а - с ниппельным соединением; б - с муфтово-замковым соединением; в - с приваренными замками; 1 - труба; 2 - ниппель или муфта; 3 - конус (ниппель) замка; 4 - муфта замка.

Основной вид соединения бурильных труб - резьбовой. По типу соединения в свечи, стальные бурильные трубы для геологоразведочных работ подразделяются на трубы муфтово-замкового и ниппельного соединения. А свечи соединяются в бурильную колонну при помощи бурильных замков и ниппелей. Выбираем стальные бурильные трубы муфтово-замкового соединения диаметром 50 мм.

1 - подшипники; 2 - корпус; 3 - сальники; 4 - штроп; 5 - напорная труба; 6 - крышка корпуса; 7 - ствол.

Рис.13.Ведущая труба

Ведущая труба (рис. 13) является соединительным звеном между вертлюгом и бурильными трубами. Чаще всего она имеет квадратное сечение, а при больших оборотах - шестигранное.

Рис.14 Вертлюг-сальник

Вертлюг-сальник (рис.14) - это соединительное звено между талевой системой и бурильной колонной, подвешенной к вращающейся части вертлюга. Через вертлюг-сальник подается промывочная жидкость в скважину. Конструкции этого инструмента выполняются на разную грузоподъемность и максимальное давление промывочной жидкости:

Таблица 8.

Техническая характеристика вертлюга сальника ВС-10.

Вспомогательный инструмент

1 - корпус; 2 - плашки; 3 - кулачок; 4 - валик; 5 - ножная педаль

Рис. 15. Шарошечный трубодержатель

Трубодержатели используют для подвешивания бурильной и обсадной колонн. Плашечный трубодержатель для бурильной колонны (рис.15) состоит из корпуса в котором находятся плашки с двумя клиновидными плашкодержателями, которые свободно скользят по роликам в наклонных направляющих. Под влиянием своего веса они стремятся занять нижнее положение, при котором происходит захват труб плашками. Для пропуска инструмента вниз, плашки поднимаются с помощью двух кулачков, заклиненных на вилке. Поворот валика для подъема кулачков вверх производится ножной педалью.

Шарнирные ключи предназначены для свинчивания и развинчивания труб и их соединений. Применяются двух- и трехшарнирные ключи. Каждый ключ может быть использован для свинчивания и развинчивания двух размеров труб. Они состоят из гладкозахватной части, образованной 3-мя скобами, которые шарнирно соединены между собой. Захват шарнирно присоединяется к зажиму. Для фиксации ключа в закрытом положении рукоятку ввинчивают в резьбовую часть зажима и упор поджимает скобу захвата. Ключей на буровой должно быть три штуки каждого размера.

Рис.16. Гладкозахватный ключ.

Специальный инструмент

Обсадные трубы служат для предотвращения обвалов и сужения стенок скважины в неустойчивых породах, для закрепления устойчивых стенок скважины, перекрытия напорных и поглощающих горизонтов, а так же для изоляции одних пластов от других. При колонковом бурении применяются бесшовные обсадные трубы с гладкой наружной поверхностью, соединяемые чаще всего ниппелями. Обсадные трубы на концах имеют трапецеидальную резьбу с углом при вершине наклонных сторон 10 градусов, шаг резьбы 4 мм, высоту витка 0,75 мм у ниппельных труб и 0,65 мм у труб соединенных труба в трубе.

Рис.17. Обсадные трубы ниппельного и безниппельного соединений:

а - обсадная труба ниппельного соединения и ниппель, к ней; б - обсадная труба безниппельного соединения.Принадлежности обсадных труб. Для поддерживания обсадных труб на весу в скважине применяются хомуты просты и лафетные.

1 - направляющая штанга;

- груз;

- канатный замок;

- канат.

Рис.18. Забивной снаряд.

Хомуты применяют для спуска и подъема колонны обсадных труб для поддержания колонны труб на весу. Более удобно подвешивать обсадные трубы на лафетном хомуте, он состоит из корпуса с внутренним коническим отверстием, куда вставляются съемные кольца в соответствии с размером обсадных труб. В них вставляются клинья - сухари, захватывающие трубу.

Забивной снаряд (баба) - рабочая деталь машин ударного действия, совершающая полезную работу за счет энергии удара при направленном падении.

Схема забивного снаряда показана на рис.18.

Наголовник - устройство , служащее для предохранения верхнего конца колонны обсадных труб при нанесении ударов.

Башмаки - элементы оснастки обсадных колонн, представляющие собой кольцевые детали нижней части обсадных колонн для предотвращения возможных повреждений при спуске и забивке обсадных колонн.

Аварийный инструмент.

Аварийный инструмент применяется для устранения возникающих аварийных ситуаций.

В качестве аварийного инструмента применяют: ерши, ловильные вилки, канаторезки, шлипсы и т.д.

Метчик (рис. 19) - это ловительный резьбонарезной инструмент с конической наружной нарезкой для соединения с внутренней поверхностью извлекаемых труб. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей различают три типа метчиков: универсальные, специальные и освобождающиеся.

Универсальные метчики применяются, если оставленная в скважине часть бурильной колонны оканчивается муфтой или ниппелем, а так же утолщенным концом трубы. Кроме того такие устройства служат для извлечения колонковых и обсадных труб. Метчики с левой резьбой служат для развертывания перечисленных труб и их подъема из скважины по частям.

Метчики ловильные замков или ниппелей. Выбор таких метчиков зависит от вида и состояния резьбы, которое устанавливается по последнему соединению поднятой части колонны. Освобождающиеся метчики предназначены для соединения с муфтой замка или трубы. Он состоит из колпака, трех плашек с ловильной резьбой, которые перемещаются по продольным постепенно углубляющимся пазам корпуса, винтов для удержания плашек, пружинных шлифов. Метчик с плашками, закрепленный винтами в крайнем положении, спускается в скважину и соединяется с муфтой. Колонну бурильных труб плавно расхаживают без резких посадок и попыток провернуть нижнюю часть колонны, когда она прихвачена или вращается с трудом. Если извлечь колонну не удается, метчик освобождается, для чего резкой посадкой колонны перемещают плашки вверх по корпусу. Свободные плашки углубляются в пазах и выходят из зацепления.

- переходник; 2 - шарик; 3 - пята; 4 - резиновое кольцо; 5 - шток; 6 - пружина; 7 - корпус; 8 - плоские пружины; 9 - ось; 10 - резцы; 11 - прокладки.

Рис. 20. Труборез гидравлический.

1 - переходник; 2 - шарик; 3 - пята; 4 - резиновое кольцо; 5 - шток; 6 - пружина; 7 - корпус; 8 - плоские пружины; 9 - ось; 10 - резцы; 11 - прокладки.

Рис. 20. Труборез

Труборезы - аварийный инструменты, служащие для отрезания бурильных и обсадных труб в скважине с целью их извлечения. По принципу действия они делятся на механические, гидравлические, химические и электрические. Наиболее широкое применение получили механические труборезы, благодаря надежности и простоте конструкции. Для бурильных труб используются наружные труборезы, а для колонковых и обсадных - внутренние. Схема гидравлического трубореза представлена на рис. 20:

Колокол (рис. 23) - это ловильный резьбонарезной инструмент с внутренней конической нарезкой для соединения с наружной поверхностью извлекаемых труб.

Колокола применяют при ловле утонченной части бурильных труб; соединений с трубой, имеющей клиновидный или спиральный излом при продольный разрыв; устранении аварий, когда снаряд прихвачен или трубы при падении погнулись. В зависимости от способа соединения с оставшейся частью колокола подразделяют и с правыми, и с левыми резьбами. Освобождающиеся колокола используются для извлечения из скважин труб малого диаметра. Устройство и принцип их действия аналогичен освобождающимся метчикам.

Рис.21. Ловильный колокол с направляющей воронкой.

Фрезеры (рис. 22) используются для нескольких целей: разрушения алмазных коронок и мелких металлических предметов (фрезерные коронки), обработки мастера обрыва бурильных колонн (кольцевые фрезеры), разрушения колонкового набора с керном или его частей, оставшихся в скважине (фрезеры с направлением), выравнивания вмятин и неровностей внутри обсадной колонны

Рис. 22. Фрезеры аварийные.

Труболовки предназначены для извлечения труб и других пустотелых элементов с цилиндрической внутренней поверхностью. Они выполняют те же функции, что и метчики, но при этом обладают некоторыми преимуществами: все они освобождающиеся, их можно устанавливать в зоне прихвата или в любой другой части колонны, тогда вероятность обрыва уменьшится, они оснащены кольцевыми ловильными втулками или плашками, захватывающими трубы равномерно по всей поверхности, предотвращая их продольное разрушение.

Ловители предназначены для извлечения оборванных бурильных труб независимо от твердости их поверхности. Они позволяют вращать и сжимать трубу, производить промывку скважины через аварийный инструмент, развинчивать колонну по отсоединительному переходнику или по частям. При необходимости ловитель легко освобождается. Причем форма и место обрыва не влияют на эффективность извлечения. По конструктивному выполнению ловители делятся на одно- и двухступенчатые, а по способу захвата - не плашечные и цанговые.

Паук применяют для ловки мелких предметов, упавших в скважину. Представляет собой трубу, на нижнем конце которой имеются немного подогнутые внутрь высокие зубья (рис.23): а - перед спуском; б - перед подъемом забоя.

Рис.23. Паук.

Овершот предназначен для спуска, захвата и подъема керноприемника из колонны бурильных труб на специальной лебедке. Овершот состоит из двух корпусов 2 и 5, соединенных тягой 3. В пазу нижнего корпуса на оси размещены две защелки 7, при контакте с керноприемником защелки надвигаются на грибок и фиксируются на нем пружиной 6. Верхний корпус выполняет роль груза, он может перемещаться по тяге. Для увеличения скорости спуска овершота в глинистом растворе к нему навинчивается дополнительный утяжелитель. Канатный замок с шариковым подшипником 1 позволяет избежать скручивания каната при спуске и подъеме овершота. При спуске керноприемника на овершоте в сухие скважины на нижний корпус надевается втулка 4 в виде отрезка трубы; втулка упирается в верхние концы защелок. В момент посадки керноприемника в рабочее положение нижние концы защелок надвигаются на второй (большой) конус грибка и максимально раздвигаются. При этом сжатые верхние концы фиксируются втулкой, и овершот освобождается от грибка. Втулка применяется также при аварийной ситуации, когда овершотом не удается поднять керноприемник и необходимо его отсоединить. В этом случае втулку надевают на трус и бросают в скважину. При дохождении до овершота она надвигается на верхние концы защелок, и овершот освобождается от керноприемника.

Для ускорения транспортировки керноприемника по колонне и при необходимости его проталкивания из-за остановки применяется досылатель (утяжелитель), спускаемый на овершоте.

3.4 Проверочный расчет буровой вышки

Проверку правильности выбора буровой вышки или мачты осуществляют путем сравнения ее грузоподъемности с фактической нагрузкой, действующей на кронблочную раму вышки или мачты. Нагрузку на кронблочную раму определяют для наиболее тяжелых условий при подъеме бурильных труб или обсадной колонны из скважины.

Определение нагрузки на крюке при извлечении обсадной колонны из скважины.

 - вес обсадной колонны в морской воде, Н;

 - сила трения наружной поверхности обсадных труб, Н;

 = 1,1 ÷ 1,3 - коэффициент перегрузки, учитывающий качку ПБУ, примем  = 1,1

определение веса обсадной колонны в морской воде.

а) для обсадной колонны d=168 мм:

= = 354,1·68·

Для расчета принимаем:

= 354,1

вес одного метра обсадной колонны, ;

 = 1025-плотность морской воды, кг/;

= 7850 - плотность металла, кг/ ;

= 31,6 - масса 1 м обсадной трубы, кг/м;

 = 9 - масса муфты, кг;

 = 2 - длина обсадной трубы, м;

 = 68 - длина обсадной колонны, м.

б)для водоотделяющей колонны d=219мм:

= 487,6 · 47 · = 24,2

Для расчета принимаем:

= 41,6 - масса 1м обсадной трубы, кг/м;