Rura wiertnicza

Co to jest rura wiertnicza?

Rura wiertnicza jest krytycznym elementem przewodu wiertniczego używanego do wiercenia ropy naftowej i gazu. Jest to długa, rurowa rura, która rozciąga się od powierzchni do wiertła, przenosząc płyn wiertniczy (błoto) i moc mechaniczną do wiertła, zapewniając jednocześnie wsparcie strukturalne.

Jakie są funkcje rury wiertniczej?

Przesyłanie płynów wiertniczych:Rura wiertnicza służy do przepływu płynów wiertniczych, które są niezbędne do chłodzenia i smarowania wiertła, usuwania zwiercin skalnych i utrzymywania ciśnienia w otworze wiertniczym.
Przekazywanie ruchu obrotowego:Rura wiertnicza przenosi ruch obrotowy ze stołu obrotowego lub napędu górnego na wiertło, umożliwiając wiertłu wiercenie w skale.
Zapewnienie wsparcia strukturalnego: Zwiększa wytrzymałość i sztywność przewodu wiertniczego, podtrzymując wiertło i inne elementy podczas penetracji formacji podpowierzchniowych.
Łączenie komponentów:Rura wiertnicza łączy różne części przewodu wiertniczego, w tym kołnierze wiertnicze, stabilizatory i inne narzędzia wiertnicze, tworząc ciągły zespół sięgający od powierzchni do dna odwiertu.

Ile rodzajów rur wiertniczych?

Standardowa rura wiertnicza
Materiał: Zwykle wykonane ze stali o wysokiej wytrzymałości, takiej jak AISI 4145H lub podobnych gatunków.
Projekt:Charakteryzuje się cienkimi ściankami w porównaniu do kołnierzy wiertniczych i dużą wytrzymałością na rozciąganie, co pozwala mu wytrzymać naprężenia osiowe i skrętne.
Rura wiertnicza o dużej masie (HWDP)
Materiał: Podobna do standardowej rury wiertniczej, ale zaprojektowana z grubszą ścianką i większą wagą.
Projekt: Używany jako przejście pomiędzy standardową rurą wiertniczą a kołnierzami wiertniczymi, aby zapewnić dodatkowy ciężar i stabilność.
Wysokiej jakości rura wiertnicza
Materiał: Wykonane ze stali wysokiej jakości lub stopu o ulepszonych właściwościach mechanicznych.
Projekt: Obejmuje zaawansowane procesy produkcyjne i zabiegi poprawiające wydajność i trwałość.
Niemagnetyczna rura wiertnicza
Materiał: Wykonane ze stopów niemagnetycznych, aby uniknąć interferencji z narzędziami magnetycznymi wiertniczymi.
Projekt: Stosowany w zastosowaniach, w których należy zminimalizować zakłócenia magnetyczne.

Jakie są specyfikacje i konstrukcja rury wiertniczej?

Średnica zewnętrzna (OD): Zwykle waha się od 2 7/8 cala do 5 1/2 cala, w zależności od wymagań odwiertu i warunków wiercenia.
Średnica wewnętrzna (ID): Średnica wewnętrzna umożliwia cyrkulację płuczek wiertniczych.
Grubość ściany: Zaprojektowane tak, aby wytrzymać naprężenia występujące podczas wiercenia, zachowując jednocześnie równowagę pomiędzy wytrzymałością i wagą.
Długość: Standardowe długości wynoszą zwykle od 30 do 40 stóp na złącze, chociaż można zastosować długości niestandardowe w zależności od potrzeb operacyjnych.
Połączenia gwintowe: Rury wiertnicze łączone są za pomocą połączeń gwintowych, takich jak gwinty API (American Petroleum Institute) lub gwinty premium, co zapewnia bezpieczny i szczelny montaż.

Jakie są połączenia rury wiertniczej?

1. REG (zwykłe połączenie)

Połączenie typu regularnego (REG) jest przeznaczone do łączenia wewnętrznych rur wiertniczych. To połączenie charakteryzuje się najmniejszą średnicą zewnętrzną, co powoduje, że wewnętrzna średnica rury wiertniczej jest mniejsza niż pogrubiona część rury wiertniczej, a wewnętrzna średnica pogrubionej części rury wiertniczej jest mniejsza niż średnica wewnętrzna. Połączenie REG jest używane do połączeń bitów w operacjach wiertniczych.

Amerykański Instytut Naftowy (API 5CT) zachował wszystkie specyfikacje dla połączenia REG ze względu na jego specjalistyczne zastosowanie i przydatność do połączeń bitowych.

Jego konstrukcja spełnia wyjątkowe wymagania i wyzwania związane z połączeniami bitów, co czyni go preferowanym wyborem wielu profesjonalistów zajmujących się wierceniem.

Ponieważ wiertło znajduje się na końcu przewodu wiertniczego, połączenie REG charakteryzuje się zmniejszoną koncentracją naprężeń w gwincie rury wiertniczej w porównaniu z innymi typami połączeń. Zmniejsza to ryzyko awarii zmęczeniowej i zwiększa jego ogólną niezawodność.

Złącze REG jest przeznaczone głównie do połączeń bitowych, dlatego może nie nadawać się do innych zastosowań wiertniczych lub konfiguracji sprzętu. Specjalna konstrukcja ogranicza jego wszechstronność w porównaniu z niektórymi innymi typami połączeń.

Ze względu na konfigurację połączenia średnica rury wiertniczej jest mniejsza niż średnica wewnętrzna pogrubionej części podczas korzystania z połączeń REG. Chociaż może to nie być znaczącym problemem w przypadku połączeń bitowych, może mieć wpływ na natężenie przepływu płynu i wartości ciśnienia w określonych scenariuszach wiercenia.

2. IF (podłączenie do spłukiwania wewnętrznego)

Wewnętrzne złącze spłukujące (IF) ma większą średnicę zewnętrzną i łączy zewnętrzną spęcznioną lub wewnętrzną i zewnętrzną pogrubioną rurę wiertniczą. To połączenie tworzy złącze rury wiertniczej o średnicy wewnętrznej identycznej lub prawie równej średnicy korpusu rury.

Jedną z głównych zalet połączenia IF jest stała średnica wewnętrzna, która zapewnia większą szybkość przepływu płynu i zmniejsza ryzyko wystąpienia ograniczeń lub blokad podczas operacji wiertniczych, zwiększając wydajność.

Jednakże potencjał koncentracji naprężeń jest zauważalną wadą połączenia IF. Konstrukcja połączenia, szczególnie trójkątny kształt zęba, może prowadzić do lokalnych obszarów wysokiego naprężenia. Może to zwiększyć ryzyko uszkodzenia zmęczeniowego z czasem, co osłabi integralność i niezawodność połączenia.

Ze względu na problemy z koncentracją naprężeń związane z połączeniem IF oraz rozwój nowszych, ulepszonych projektów połączeń, Amerykański Instytut Naftowy (API) wymienił połączenia IF.

3. FH (połączenie z pełnym otworem)

Połączenie pełnego otworu (FH) łączy wewnętrzną i zewnętrzną pogrubioną rurę wiertniczą, tworząc połączenie rury wiertniczej o średnicy wewnętrznej odpowiadającej średnicy pogrubionego końca. Wewnętrzna i zewnętrzna średnica połączenia jest mniejsza niż wewnętrzna średnica rury wiertniczej.

Złącze FH oferuje trzy różne specyfikacje gwintów, a mianowicie V-0.065, V-0.05 i V-0.040, zapewniając opcje dla różnych wymagań i warunków wiercenia. Ta wszechstronność sprawia, że jest szeroko stosowany w różnych operacjach wiercenia, zapewniając elastyczność i możliwość dostosowania, na przykład w przypadku kołnierzy wiertarskich i wierteł.

Jednym z ograniczeń połączenia FH jest jego mniejsza średnica wewnętrzna w porównaniu do średnicy wewnętrznej rury. Chociaż może to nie być poważnym problemem w wielu operacjach wiertniczych, może mieć wpływ na natężenie przepływu płynu wiertniczego.

Ponadto, pomimo oferowania trzech różnych modeli, złącze FH ma mniej specyfikacji gwintu niż inne złącza rur wiertniczych. Może to ograniczać jego adaptowalność do pewnych warunków wiercenia lub konfiguracji sprzętu, wymagając starannego wyboru w celu zapewnienia kompatybilności i wydajności.

4. NC (połączenie numerowane)

Połączenie numerowane (NC) jest przeznaczone do rur wiertniczych o granicy plastyczności co najmniej 75 000 PSI lub więcej, często określanych jako rury wiertnicze o wysokiej wytrzymałości. Ze względu na ich solidną konstrukcję i wymagania dotyczące kompatybilności, API zaleca stosowanie połączeń NC do rur wiertniczych o wysokiej wytrzymałości.

NC są zaprojektowane tak, aby łączyć kołki i skrzynki z jednakowymi oznaczeniami gwintów, zapewniając bezpieczne i niezawodne połączenie. Są wymienne, jeśli kody klas są zgodne, co oznacza, że skok gwintu jest podobny, a różne gwinty są kompatybilne.

Połączenia NC, od NC10 do NC77, oferują różnorodność rozmiarów i konfiguracji, aby sprostać różnym wymaganiom i warunkom wiercenia. Są one dostosowane do znoszenia skręcania, ciśnień i różnych ruchów wiertnicy, zapewniając trwałość i niezawodność w wymagających operacjach wiertniczych.

Jednak niedopasowane typy gwintów lub skoki mogą prowadzić do problemów z połączeniem, pogarszając integralność i niezawodność połączenia. Dlatego ważne jest, aby sprawdzić u producenta złącza narzędzia, czy jest kompatybilny z połączeniami NC i typami gwintów.

Chociaż połączenia NC są wszechstronne i szeroko stosowane, są one przeznaczone do rur wiertniczych o wysokiej wytrzymałości i minimalnej granicy plastyczności wynoszącej 75 000 PSI lub wyższej. Ogranicza to ich zastosowanie do określonych operacji wiertniczych wymagających sprzętu o dużej wytrzymałości.

Jakie są zastosowania rur wiertniczych?

Wiercenie ropy i gazu: Stosowany w operacjach wierceń obrotowych w celu przewiercenia formacji skalnych i dotarcia do złóż węglowodorów.
Wiercenia geotechniczne: Zatrudniony przy badaniach geotechnicznych w celu zbadania stanu gleby i skał.
Wiercenie studni wodnych:Służy do budowy studni umożliwiających dostęp do wód gruntowych.