Проектування конструкцій свердловин та інструмент для їх буріння 3 страница
Таблиця 4.14
| Група міцності сталі (ГОСТ 632-80) | Відносне видовження, % | Тимчасовий опір розриву | Межа текучості | Група міцності сталі (ГОСТ 632-80) | Відносне видовження, % | Тимчасовий опір розриву | Межа текучості |
| МПа | МПа | ||||||
| Д | 14,3 | М | 10,8 | ||||
| Є | 13,0 | Р | 9,5 | ||||
| л | 12,3 | Т | 8,5 |
Нижче наведені параметри різьби для труб різних типів і муфт до них (рис. 4.5)
| Параметр | Труби типів 1,2 (рис.45,а) | Труби типів 3, 4 (рис.45,б) |
| Крок різьби р, мм | 3,175 | 5,08 |
Глибина різьби  , мм
| — | 1,7 ±0,05 |
Робоча висота профіля  мм
| 1,734 | - |
| Ширина площадки, мм: | ||
вершини профіля 
| — | 1,99 |
впадини 
| - | 2,18±0,05 |
| Радіус закруглення, мм: | ||
вершини профіля 
| 0,508 | 0.3+0,1 |
впадини 
| 0,432 | 0,3-0,05 |
Зазор t, мм
Кут нахилу 
| 0,076 1°47'24" | 0°53'42" |
Конусність 2 
| 1:16 | 1:32 |
Для прискорення спуско-підйомних операцій використовують декілька з'єднаних бурильних труб. Комплект таких труб називають свічею. Вона має різну довжину, яка залежить від висоти вишки. При висоті вишки 41 - 45 м загальна довжина свічі досягає 25, а
Продовження таблиці 4.13
| D min | Lmin | l'min | Маса, кг | |
| мм | 1 м гладкої труби | висаджених кінців | ||
| 101,9/115,2 | 150/160 | 145/165 | 20,4/20,4 22,4/-- /22,4 | 5,1/5,7 5,0/--/5,7 |
| 115,2/130,2 | 160/160 | 155/165 | 23,3/23,3 25,7/25,7 28,0/28,0 | 7,3/7,9 7,1/7,9 6,9/7,9 |
| 130,2/- | 160/- | 155/- | 26,2/-28,9/- | 7,8/- 7,6/- |
| 140,2/- | 160/- | 155/- | 29,0/-32,0/-35,0/- | 11,0/- 10,2/- 9,2/- |
при висоті 53 - 58м - близько 37 м. Для з'єднання труб в двотрубки застосовують з'єднуючі муфти (див. рис. 4.4, б, г ), адвотрубки і свічі з'єднують бурильними замками (рис, 4.6).
Для з'єднання бурильних труб типу 1 використовується два типи бурильних замків (ГОСТ 5286-75): ЗШ - з діаметром прохідного перерізу, близьким до діаметру прохідного перерізу висаджених кінців бурильних труб; 3Н - з діаметром прохідного перерізу, значно меншим від діаметра прохідного перерізу висаджених кінців бурильних труб. Звуження прохідного перерізу в замках типу 3Н значно збільшує затрати тиску при циркуляції бурового розчину. Тому такі замки не використовуються при турбінному бурінні.
Для з'єднання бурильних труб типу 2 створені бурильні замки зі збільшеним прохідним перерізом (ЗУ), які забезпечують нормальні умови буріння при турбінному бурінні та бурінні з електробуром.
Ніпель і муфта бурильних замків ЗШ, 3Н і ЗУ з'єднуються між собою за допомогою конічної замкової різьби трикутного профілю з великим кроком (табл. 4.15), а з бурильними трубами - з допомогою конічної трубної різьби трикутного профілю з малим кроком.
Рис.4.5. Профілі різьби бурильних труб типів 1, 2 (а) і 3, 4 (б)
Рис.4.6. Схеми бурильних замків
Застосування конічної замкової різьби з великим кроком дає змогу багаторазово з'єднувати і роз'єднувати свічі з незначною втратою часу.
Для з'єднання бурильних труб типу 3 створені бурильні замки ЗШК, а для бурильних труб типу 4 -замки ЗУК (рис. 4.6.) Вони мають такі особливості порівняно з бурильними замками ЗШ і ЗУ: висадка труб на 15% довша; на кінцях труби нарізається трапецеїдна різьба, а не конічна трубна різьба трикутного профілю; за збігом різьби на кінцях різьби виточується поверхня з конусністю 1:32, яка зменшує змінні напруження в різьбовому з'єднанні; при накручуванні бурильних замків ЗШК і ЗУК торець труби впирається у внутрішню торцеву поверхню муфти (ніпеля), що підвищує міцність і герметичність з'єднання.
На рис. 4.6, а також в табл. 4.16 наведені розміри муфт і ніпелів бурильних замків. Типорозміри бурильних труб і замків до них подані в табл. 4.17.
| заготовок з замковими. Після цього муфту і ніпель обробляють таким чином, щоб після нарізки замкової різьби згідно з ГОСТ 5286-75 можна було одержати упорне з'єднання. Бурильні труби з привареними замками виготовляють довжиною 8,7 і 12,7 м. їх основні розміри наведені на рис. 4.7 і в табл. 4.18. |
Бурильні труби з привареними замками (ТУ-14-3-577-77). Бурильні труби цього типу мають рівнопрохідний канал по всій довжини труби, що зумовлює, як і при застосуванні бурильних труб з висадженими назовні кінцями (типи 2 і 4), мінімальні гідравлічні втрати при русі бурового розчину по бурильній колоні. Виготовляють ці труби шляхом зварки трубних
Таблиця 4.15
| Кількість витків різьби надовжіні25,4мм | Крок, мм | Кут нахилу | Конус-ність |
| 5.08 | 7°7'30" | 1:4 | |
| 6,35 | 7°7'30" | 1:4 | |
| 6,35 | 4°45'48" | 1:6 |
Таблиця 4.16
| Замок | Різьба | 0!±0,5 | £>2±1 | </1±0,5 | d2 | d3±0.6 | d4±0, | t1 + 30-10 | l1 ±0,5 | l2±8 | Маса, кг |
| мм | |||||||||||
| ЗН-80 | 3-66 | 76,5 | -/70 | 63,5 | 57,451 | -/25 | 36/- | 6,5/5,5 | |||
| ЗН-95 | 3-76 | 91,0 | -/86 | 76,2 | 70,151 | -/32 | 45/- | 8,5/7,5 | |||
| ЗН-108 | 3-88 | 103,5 | -/102 | 92,0 | 86,026 | -/38 | 58/- | 11,0/9,0 | |||
| ЗН-113 | 3-88 | 108,5 | -/102 | 12,5/10,5 | |||||||
| ЗН-140 | 3-117 | 134,5 | -/127 | 117,5 | 111,426 | -/58 | 78/- | ПО | 19,0/16,0 | ||
| ЗН-172 | 3-140 | 164,5 | -/154 | 144,5 | 138,426 | -/70 | 98/- | 31,0/27,0 | |||
| ЗН-197 | 3-152 | 186,0 | -/181 | 171,5 | 165,401 | -/89 | 122/- | 41,0/35,0 | |||
| ЗШ-108 | 3-86 | 103,5 | -/86 | 76,2 | 70,151 | -/54 | 54/- | 1 1 ,0/9,0 | |||
| ЗШ-118 | 3-101 | 114,0 | -/102 | 92,0 | 86,026 | -/62 | 62/- | 12,5/10,5 | |||
| ЗШК-118 | -/100 | - | — | — | 12,0/10,0 | ||||||
| ЗШ-133 | 3-108 | 127,5 | -/116 | 104,8 | 98,726 | -/72 | 72/- | 20,0/17,0 | |||
| ЗШК-133 | -'/115 | - | — | — | 17,0/15,0 | ||||||
| ЗШ-146 | 3-121 | 140,5 | -/127 | 117,5 | 111,426 | -/80 | 80/- | 20,5/17,5 | |||
| ЗШ-178 | 3-147 | 170,5 | -/154 | 144,5 | 138,426 | -/101 | 101/- | 33,0/28,0 | |||
| ЗШК-178 | -/156 | - | — | — | 32,0/29,0 | ||||||
| ЗШ-203 | 3-171 | 196,0 | -/181 | 171,5 | 165,401 | -/127 | 127/- | 40,0/33,0 | |||
| ЗУ-86 | 3-73 | 82,5 | -/78 | 70,6 | 64,588 | -/44 | 44/- | 8,0/7,0 | |||
| ЗУ-108 | 3-86 | 103,5 | -/98 | 84,9 | 78,889 | -/54 | 54/- | 11,0/9,0 | |||
| ЗУ К- 108 | -/94 | - | — | — | 9,0/8,0 | ||||||
| ЗУ- 120 | 3-102 | 116,0 | -/108 | 100,3 | 94,256 | -/70 | 78/- | 13,5/11,5 | |||
| ЗУ К- 120 | -/ПО | - | 70/- | — | — | 11,0/9,0 | |||||
| ЗУ- 146 | 3-122 | 140,6 | -/130 | 117,5 | 111,426 | -/82 | 95/- | ПО | 20,0/17,0 | ||
| ЗУ К- 146 | -/125 | - | 82/- | — | — | 20,0/16,0 | |||||
| ЗУ- 155 | 3-133 | 150,5 | -/140 | 130,2 | 124,126 | -/95 | 105/- | по | 21,5/17,5 | ||
| ЗУ К- 155 | - | 95/- | — | — | 21,0/17,0 | ||||||
| ЗУ- 185 | 3-161 | 180,0 | -/167' | 157,2 | 151,126 | -/120 | 132/- | 29,0/24,0 |
Примітка. У чисельнику наведені дані для муфти, у знаменнику — для ніпеля.
Таблиця 4.17
| Діаметр гладкої частини бурильної труби, мм | Типорозмір бурильного замка для бурильної труби | |||||||
| типу 1 (ТБВ) | типу 2 (ТБН) | тьпу 3 (ТБВК) | типу 4 (ТБН К) | |||||
| Замок | Замкова різьба | Замок | Замкова різьба | Замок | Замкова різьба | Замок | Замкова різьба | |
| 60,3 | ЗН-80 | 3-66 | ЗУ-86 | 3-73 | - | - | - | - |
| 73,0 | ЗН-95 | 3-76 | - | - | - | - | _ | _ |
| ЗШ-108 | 3-86 | ЗУ- 108 | 3-86 | - | - | ЗУК-108 | 3-86 | |
| 89,0 | ЗН-108 | 3-88 | - | . | _ | _ | _ | _ |
| ЗШ-118 | 3-101 | ЗУ- 120 | 3-102 | ЗШК-118 | 3-101 | ЗУК-120 | 3-102 | |
| 101,6 | ЗШ-Ш | 3-108 | ЗУ-146 | 3-122 | ЗШК-133 | 3-108 | ЗУК-146 | 3-122 |
| 114,3 | ЗН-140* | 3-117 | - | - | -_ | - | - | |
| ЗШ-146* | 3-121 | - | _ | ЗУ К- 146 | 3-122 | - | _ | |
| ЗУ-155 | 3-133 | ЗУ-155 | 3-133 | _ | _ | ЗУ К- 155 | 3-133 | |
| 127,0 | ЗУ- 155 | 3-133 | - | - | ЗУ К- 155 | 3-133 | - | - |
| 139,7 | ЗН-172* | 3-140 | - | - | _ | - | - | - |
| ЗШ-178 | 3-147 | ЗУ- 185 | 3-161 | ЗШК-178 | 3-147 | - | - | |
| 168,3 | ЗШ-203 | 3-171 | - | - | - | - | - |
* При бурінні вибійними двигунами застосовувати не рекомендується
Таблиця 4.18
| 
| 
| 
| Замком з'єднання | Різьба | 
| 
| Площа поперечного перерізу**, см2 | Маса 1 м гладкої частини труби | Зведена маса 1 м труби*** |
| им4 | мм | кг | ||||||||
| 73,0 | ЗПН-108 | 3-86 | 12,6/29,2 | 9,9 | 12,4/11,6 | |||||
| 14,5/27,3 | 11,4 | 13,8/13,0 | ||||||||
| 16,3/25,5 | 12,8 | 15,1/14,4 | ||||||||
| 89,0 | 40-60 | ЗПН-120 | 3-102 | 15,6/46,5 | 12,3 | 14,9/14,1 | ||||
| 18,0/44,2 | 14,2 | 16,7/15,9 | ||||||||
| 20,4/41,8 | 16,6 | 18,9/18,2 | ||||||||
| 114,3 | 40-70 | ЗПН-155 | 3-133 | 23,6/79,0 | 18,5 | 23,0/21,6 | ||||
| 26,7/75,9 | 20,9 | 25,2/23,9 | ||||||||
| 29,8/72,8 | 23,3 | 27,5/26,2 | ||||||||
| 32,8/69,8 | 25,6 | 29,8/28,5 | ||||||||
| 127,0 | 40-70 | ЗПН-170 | 3-147 | 26,4/100,2 | 20,7 | 26,3/24,5 | ||||
| 29,9/96,7 | 23,5 | 28,9/27,2 | ||||||||
| 33,4/93,3 | 26,2 | 31,5/29,8 | ||||||||
| 36,7/89,9 | 28,9 | 34,0/32,4 |
*Lн= 230 мм. ** У чисельнику - тіла труби, у знаменику - її канапа. *** У чисельнику - короткої, у знаменику - довгої.
Таблиця 4.19
| Зовнішній діаметр алюмінієвої бурильної труби, мм (ГОСТ 23786-79)* | Товщина стінки**, мм | Маса 1 м труби***, кг | Зовнішній діаметр замка, мм | Діаметр прохідного отвору замка, мм | Маса замка, кг |
| 10/15 | 9,6/11,2 | 23,7 | |||
| 9/15 11/17 | 10,2/12,2 12,0/14,0 | 29,0 | |||
| 9/15 | 11,7/14,4 | ||||
| 11/17 | 13,9/16,5 | ||||
| 13/17 | 16,1/18,6 | ПО | 37,5 | ||
| 16/22 | 18,2/20,6 | ||||
| 17/24 | 20,1/22,5 | ||||
| 11/17 | 16,2/19,2 | 51,3 |
* Номінальна довжина труби з замком - 12,4; без замка - 12,0 м: довжина потовщених кінців збоку муфти -1300, збоку ніпеля - 250 мм.
** В чисельнику - тіла труби, 8 знаменнику - їі потовщених кінців. *** В чисельнику - без замка, в знаменнику - з замком.
Таблиця 4.20
| Бурильний замок | Діаметр труби | Довжина замка | Діаметр прохідного отвору* | Різьба | Маса, кг | |
| мм | трубна | замкова | ||||
| ЗЛ-140 | 80/80 | По ГОСТ 631 -75 | 3-121 | 23,7 | ||
| ЗЛ-152 | 95/100 | Те саме | 3-133 | 30,3 | ||
| ЗЛ-172 | 110/122 | По ГОСТ 632-80 | 3-147 | 37,5 | ||
| ЗЛК-197 | 134/142 | Те саме | 3-171 | 51,3 | ||
| ЗЛК-146 | 84/84 | ТТ107х5,08х1:32 | 3-122 | 31,0 | ||
| ЗЛК-155 | 95/95 | ТТ122х5,08х1:32 | 3-133 | 32,0 | ||
| ЗЛК-172 | 110/110 | ТТ 138x5,08x1: 32 | 3-147 | 43,0 | ||
| ЗЛК-178 | 107/110 | Те саме | 3-147 | 48,0 |
* В чисельнику - ніпеля, в знаменнику - муфти.
Таблиця 4.21
| Діаметр труби беззамкової конструкциі з потовщеною стінкою, мм | З'єднувальна замкова різьба | Довжина муфти | Зовнішній діаметр муфти | Зовнішній діаметр проточки під елеватор | Довжина проточки під елеватор | Внутрішній діаметр труби | Маса їм труби, кг |
| мм | |||||||
| 3-122 | |||||||
| 3-133 | - | ||||||
| 3-147 |
Бурильні труби з алюмінієвих сплавів. Найбільше застосовуються при бурінні нафтових і газових свердловин алюмінієві бурильні труби, які виготовляються із
сплаву Д16-Т. Вони випускаються двох типів: з внутрішніми кінцевими потовщеннями (табл. 4.19) зі стальними бурильними замками полегшеної конструкції типу ЗЛ або ЗЛК (табл. 4.20); з потовщеною стінкою по всій довжині труби і з проточкою під елеватор з боку муфти, в якій нарізана замкова різьба (табл. 4.21).
Обважнені бурильні труби (ОБТ) збільшують жорсткість нижньої частини бурильної колони і створюють навантаження на долото. Вони виготовляються зі сталей груп міцності Д і К шляхом прокату без наступної термічної обробки, що зумовлює їх недостатню міцність і незначну стійкість проти спрацювання, особливо різьбових з'єднань. Крім цього, такі труби мають значні допуски на кривину, різностінність і овальність. Все це зумовлює під час роботи долота на вибої биття бурильної колони і, як правило, виникнення динамічних навантажень і можливого руйнування колони.
Названі недоліки відсутні в збалансованих ОБТ (ОБТЗ). Випускають ОБТЗ зі хромнікельмолібденових сталей згідно з ТУ 39-076-74 і ТУ 51-774-77. Внутрішній отвір в цих трубах просвердлюють, що забезпечує його прямолінійність, а механічна обробка поверхні, обкатка різьби роликом, термічна обробка труб і фосфатування різьби піднімає їх міцність. Конструктивні особливості і технологія виготовлення ОБТЗ забезпечує їх меншу кривину, різностінність і овальність, що поліпшує експлуатаційні якості таких труб. Особливо відчутні переваги ОБТЗ-2, які мають більш зносостійку різьбу і зарізьбові розвантажувальні канавки, які стабілізують напруження. Основні розміри ОБТ і ОБТЗ показані на рис.4.8 і в табл.4.22.
Перехідники для бурильних труб. Всі переходники (крім штангових) розділяють на три типи (рис.4.9): перехідні (ПП), які застосовуються для переходу від одного типу різьби до іншого (наприклад, від труб з замками ЗШ до труб з замками ЗУ), для з єднання елементів бурильної колони різних діаметрів і для приєднання до неї інструменту (наприклад, ловильного) іншого розміру, а також ведучої труби; муфтові ЩМ) і ніпельні (ПН), які служать для з'єднання елементів бурильної колони ніпелями або муфтами. Основні розміри перехідників наведені в табл.4.23 [3].
Рис.4.7. Схема бурильної труби з привареним замком
Рис.4.8. Схеми обважнених бурильних труб
Таблиця 4.22
| ОБТ* (ТУ 14-3-835-79] | d, mm | L,m | Маса 1 м. кг | Різьба | Сталь для виготовлення труби |
| ОБТ- 146 | 8,0 | 97,6 | 3-121 | Груп міцності | |
| ОБТ- 178 | 12,0 | 145,4 | 3-147 | Д,К | |
| ОБТ-203 | 12,0 | 193,0 | 3-171 | ||
| ОБТ-219 | 8,0 | 225,0 | 3-171 | ||
| ОБТЗ- 1-120 | 6,5 | 63,5 | 3-101 | 40ХН2МАабо | |
| ОБТЗ-1-133 | 84,0 | 3-108** | 38ХНЗМФА | ||
| ОБТЗ-1-146 | 103,0 | 3-121 | |||
| ОБТЗ-1-178 | 156,0 | 3-147 | |||
| ОБТЗ- 1-203 | 215,0 | 3-161 | |||
| ОБТЗ- 1-229 | 273,0 | 3-171 | |||
| ОБТЗ-2-120 | 6,0 | 63,5 | 3-101 | Те саме | |
| ОБТЗ-2-133 | 84,0 | 3-108** | |||
| ОБТЗ-2- 146 | 103,0 | 3-121 | |||
| ОБТЗ-2- 178 | 156,0 | 3-147 | |||
| ОБТЗ-2-203 | 215,0 | 3-161 | |||
| ОБТЗ-2-229 | 273,0 | 3-171 |
* ОБТ поставляються без проточки під елеватор, ОБТЗ - з проточкою; гарантійний термін роботи ОБТЗ 2 при роторному бурінні — 1500 год. ** 3 вкороченим профілем.
Таблиця 4.23
| Переходник (ГОСТ 7360-82) | D | d | L | Різьба | Маса, кг | |
| мм | А | Б | ||||
| Перехідні перехідники (рис.4.9.а) | ||||||
| П-76/76 | 3-76 | 3-76 | - | |||
| П-76/88 | 3-88 | |||||
| П-76/101 | 3-101 | - | ||||
| П-76/121 | 3-121 | - | ||||
| П-76/147 | 3-147 | - | ||||
| П-76/152 | 3-152 | - | ||||
| П-86/66 | 3-86 | 3-66 | ||||
| П-86/73 | 3-73 | |||||
| П-86/76 | 3-76 | |||||
| П-86/88 | 3-88 | |||||
| П-86/101 | 3-101 | |||||
| П-88/76 | 3-88 | 3-76 | - | |||
| П-88/88 | 3-88 |