Vrtné trubky

Co je Drill Pipe?

Vrtné trubky je kritickou součástí vrtné kolony používané při procesu těžby ropy a zemního plynu. Je to dlouhá trubková trubka, která se táhne od povrchu k vrtné korunce, přenáší vrtnou kapalinu (bláto) a mechanickou sílu na korunku a zároveň poskytuje strukturální podporu.

Jaké jsou funkce vrtací trubky?

Přenos vrtných kapalin: Vrtná trubka slouží jako potrubí pro vrtné kapaliny, které jsou nezbytné pro chlazení a mazání vrtné korunky, odstraňování kamenných odřezků a udržování tlaku ve vrtu.

Přenos rotačního pohybu: Vrtací trubka přenáší rotační pohyb z povrchového otočného stolu nebo horního pohonu na vrták, což umožňuje vrtáku vrtat do skály.

Poskytování strukturální podpory: Dodává vrtací koloně pevnost a tuhost, podporuje vrták a další součásti při pronikání do podpovrchových útvarů.

Spojovací komponenty: Vrtací trubka spojuje různé části vrtné kolony, včetně vrtacích objímek, stabilizátorů a dalších vrtacích nástrojů, čímž tvoří souvislou sestavu, která sahá od povrchu až ke dnu studny.

Kolik typů vrtacích trubek?

Standardní vrtací trubka

• Materiál: Obvykle se vyrábí z vysoce pevné oceli, jako je AISI 4145H nebo podobné jakosti.
• Design: Vyznačuje se tenkou stěnou ve srovnání s vrtacími kroužky, s vysokou pevností v tahu, aby vydržela axiální a torzní namáhání.

Těžká vrtací trubka (HWDP)

• Materiál: Podobné jako standardní vrtná trubka, ale navržená se silnější stěnou a vyšší hmotností.
• Design: Používá se jako přechod mezi standardní vrtnou trubkou a vrtacími objímkami pro zajištění dodatečné hmotnosti a stability.

Prémiová vrtací trubka

• Materiál: Vyrobeno z ušlechtilé oceli nebo slitiny se zlepšenými mechanickými vlastnostmi.
• Design: Zahrnuje pokročilé výrobní procesy a úpravy pro lepší výkon a odolnost.

Nemagnetická vrtací trubka

• Materiál: Vyrobeno z nemagnetických slitin, aby se zabránilo interferenci s magnetickými nástroji.
• Design: Používá se v aplikacích, kde je nutné minimalizovat magnetické rušení.

Jaké jsou specifikace a design vrtné trubky?

Vnější průměr (OD): Typicky se pohybuje od 2 7/8 palce do 5 1/2 palce, v závislosti na požadavcích vrtu a podmínkách vrtání.

Vnitřní průměr (ID): Vnitřní průměr umožňuje cirkulaci vrtných kapalin.

Tloušťka stěny: Navrženo tak, aby vydrželo namáhání při vrtání při zachování rovnováhy mezi pevností a hmotností.

Délka: Standardní délky jsou obvykle 30 až 40 stop na spoj, i když mohou být použity vlastní délky na základě provozních potřeb.

Připojení závitů: Vrtací trubky se spojují pomocí závitových spojů, jako jsou závity API (American Petroleum Institute) nebo prémiové závity, což zajišťuje bezpečnou a nepropustnou montáž.

Jaká jsou připojení vrtací trubky?

1. REG (připojení běžného stylu)

Běžné připojení (REG) je speciálně navrženo pro připojení vnitřních pěchovaných vrtných trubek. Toto spojení má nejmenší vnější průměr a má za následek, že vnitřní průměr vrtné trubky je menší než zesílená část vrtné trubky a vnitřní průměr zesílené části vrtné trubky je menší než vnitřní průměr. Připojení REG se používá pro připojení bitů při vrtacích operacích.

American Petroleum Institute (API 5CT) zachoval všechny specifikace pro připojení REG kvůli jeho specializované aplikaci a vhodnosti pro bitová připojení.

Jeho design vyhovuje jedinečným požadavkům a výzvám spojeným s připojením bitů, takže je preferovanou volbou pro mnoho profesionálů ve vrtání.

Protože je vrták umístěn na konci vrtné kolony, spoj REG zažívá sníženou koncentraci napětí v závitu vrtné trubky ve srovnání s jinými typy připojení. To snižuje riziko únavového selhání a zvyšuje jeho celkovou spolehlivost.

Připojení REG je primárně pro připojení bitů, takže nemusí být vhodné pro jiné vrtací aplikace nebo konfigurace zařízení. Jeho specializovaný design omezuje jeho všestrannost ve srovnání s některými jinými typy připojení.

Při použití spojů REG je průměr vrtné trubky menší než vnitřní průměr zesílené části kvůli konfiguraci připojení. I když to nemusí být významný problém pro připojení bitů, může to ovlivnit průtok kapaliny a jmenovitý tlak v konkrétních scénářích vrtání.

2. IF (interní splachovací připojení)

Vnitřní zapuštěné (IF) připojení má větší vnější průměr a spojuje vnější pěch nebo vnitřní a vnější zesílenou vrtnou trubku. Toto spojení tvoří spoj vrtné trubky s vnitřním průměrem, který je shodný nebo téměř stejný jako průměr těla trubky.

Jednou z klíčových výhod IF spojení je konzistentní vnitřní průměr, který zajišťuje vyšší průtok kapaliny a snižuje riziko omezení nebo zablokování během vrtání, čímž se zvyšuje účinnost.

Významnou nevýhodou IF spojení je však potenciál pro koncentraci napětí. Konstrukce spoje, zejména konstrukce trojúhelníkového zubu, může vést k lokalizovaným oblastem vysokého napětí. To může časem zvýšit riziko únavového selhání a ohrozit integritu a spolehlivost spojení.

Kvůli problémům s koncentrací napětí souvisejících s mezifrekvenčním připojením a vývojem novějších, vylepšených konstrukcí spojů nahradil American Petroleum Institute (API) mezifrekvenční spoje.

3. FH (připojení s plným otvorem)

Spojení s plným otvorem (FH) spojuje vnitřní a vnější zesílenou vrtnou trubku a vytváří spoj vrtné trubky s vnitřním průměrem, který odpovídá zesílenému koncovému průměru. Vnitřní i vnější průměr spoje je menší než vnitřní průměr vrtné trubky.

Připojení FH nabízí tři různé specifikace závitu, jmenovitě V-0,065, V-0,05 a V-0,040, které poskytují možnosti pro různé požadavky a podmínky vrtání. Díky této všestrannosti je široce používán v různých vrtacích operacích, což umožňuje flexibilitu a přizpůsobivost, jako jsou vrtací objímky a bity.

Jedním z omezení přípojky FH je její menší vnitřní průměr ve srovnání s vnitřním průměrem trubky. I když to nemusí být hlavní problém v mnoha vrtacích operacích, může to ovlivnit průtoky vrtné kapaliny.

Také navzdory nabídce tří různých modelů má připojení FH méně specifikací závitů ve srovnání s jinými připojeními vrtných trubek. To může omezit jeho adaptabilitu na určité podmínky vrtání nebo konfigurace zařízení, což vyžaduje pečlivý výběr, aby byla zajištěna kompatibilita a výkon.

4. NC (číslované připojení)

Číslovaný spoj (NC) se vyrábí pro vrtné trubky s mezí kluzu alespoň 75 000 PSI nebo více, často označované jako vysokopevnostní vrtné trubky. API doporučuje používat NC spoje pro vysokopevnostní vrtné trubky kvůli jejich robustní konstrukci a požadavkům na kompatibilitu.

NC jsou navrženy tak, aby spojovaly kolíky a krabice se stejným označením závitů, což zajišťuje bezpečné a spolehlivé spojení. Jsou zaměnitelné, pokud se kódy tříd shodují, což znamená, že stoupání závitu je podobné a různé závity jsou kompatibilní.

NC přípojky nabízejí různé velikosti a konfigurace, aby vyhovovaly různým požadavkům a podmínkám vrtání, od NC10 do NC77. Jsou vhodné pro torzní, tlakové a různé pohyby vrtné soupravy a zajišťují odolnost a spolehlivost při náročných vrtacích operacích.

Neodpovídající typy nebo rozteče závitů však mohou vést k problémům se spojením, což ohrozí integritu a spolehlivost spojení. Proto je nezbytné ověřit u výrobce nástrojových spojů kompatibilitu NC připojení a typů závitů.

Zatímco NC spoje jsou univerzální a široce používané, jsou navrženy pro vysokopevnostní vrtné trubky s minimální mezí kluzu 75 000 PSI nebo vyšší. To omezuje jejich použití na specifické vrtací operace vyžadující vysoce pevné zařízení.

Jaké jsou aplikace vrtací trubky?

Vrtání ropy a zemního plynu: Používá se při rotačních vrtacích operacích k provrtání skalních útvarů a dosažení uhlovodíkových rezervoárů.

Geotechnické vrtání: Zaměstnán při geotechnických průzkumech k průzkumu půdních a horninových podmínek.

Vrtání studní: Používá se při stavbě studní pro přístup k podzemní vodě.