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	l 1 ±0,5	l 2±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