Бурильная труба

Что такое бурильная труба?

Бурильная труба является важнейшим компонентом бурильной колонны, используемой в процессе бурения нефти и газа. Это длинная трубчатая труба, которая проходит от поверхности к буровому долоту, передавая буровой раствор (раствор) и механическую энергию к долоту, одновременно обеспечивая структурную поддержку.

Каковы функции бурильной трубы?

Передача буровых растворов: Бурильная труба служит каналом для буровых растворов, которые необходимы для охлаждения и смазки бурового долота, удаления шлама и поддержания давления в стволе скважины.

Передача вращательного движения: Бурильная труба передает вращательное движение от наземного поворотного стола или верхнего привода к буровому долоту, позволяя долоту бурить горную породу.

Обеспечение структурной поддержки: повышает прочность и жесткость бурильной колонны, поддерживая буровое долото и другие компоненты при их проникновении в подземные пласты.

Соединение компонентов: Бурильная труба соединяет различные части бурильной колонны, включая утяжеленные бурильные трубы, стабилизаторы и другие скважинные инструменты, образуя непрерывный узел, простирающийся от поверхности до забоя скважины.

Сколько типов бурильных труб?

Стандартная бурильная труба

• Материал: Обычно изготавливается из высокопрочной стали, такой как AISI 4145H или аналогичных марок.
• Дизайн: Имеет тонкую стенку по сравнению с утяжеленными бурильными трубами и высокую прочность на растяжение, позволяющую выдерживать осевые и скручивающие напряжения.

Тяжелая бурильная труба (HWDP)

• Материал: аналогична стандартной бурильной трубе, но имеет более толстые стенки и больший вес.
• Дизайн: используется в качестве перехода между стандартной бурильной трубой и утяжеленной бурильной трубой для придания дополнительного веса и устойчивости.

Бурильная труба премиум-класса

• Материал: Изготовлены из высококачественной стали или сплава с улучшенными механическими свойствами.
• Дизайн: Включает передовые производственные процессы и обработки для повышения производительности и долговечности.

Немагнитная бурильная труба

• Материал: Изготовлен из немагнитных сплавов, чтобы избежать взаимодействия со скважинными магнитными инструментами.
• Дизайн: Используется в приложениях, где магнитные помехи должны быть сведены к минимуму.

Каковы характеристики и конструкция бурильных труб?

Внешний диаметр (НД): Обычно варьируется от 2 7/8 дюйма до 5 1/2 дюйма, в зависимости от требований скважины и условий бурения.

Внутренний диаметр (ID): Внутренний диаметр обеспечивает циркуляцию буровых растворов.

Толщина стен: Разработан, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие во время бурения, сохраняя при этом баланс между прочностью и весом.

Длина: Стандартная длина обычно составляет от 30 до 40 футов на соединение, хотя можно использовать нестандартную длину в зависимости от эксплуатационных потребностей.

Резьбовые соединения: Бурильные трубы соединяются с помощью резьбовых соединений, таких как резьба API (Американский институт нефти) или резьба премиум-класса, что обеспечивает надежную и герметичную сборку.

Каковы соединения бурильных труб?

1. REG (обычное соединение)

Соединение обычного типа (REG) специально разработано для соединения бурильных труб с внутренней высадкой. Это соединение имеет наименьший внешний диаметр и приводит к тому, что внутренний диаметр бурильной трубы меньше, чем утолщенная часть бурильной трубы, а внутренний диаметр утолщенной части бурильной трубы меньше внутреннего диаметра. Соединение REG используется для соединения долот при бурении.

Американский институт нефти (API 5CT) сохранил все спецификации для соединения REG благодаря его специализированному применению и пригодности для долотных соединений.

Его конструкция соответствует уникальным требованиям и задачам, связанным с соединениями долот, что делает его предпочтительным выбором для многих специалистов по бурению.

Поскольку буровое долото расположено на конце бурильной колонны, соединение REG испытывает меньшую концентрацию напряжений в резьбе бурильной трубы по сравнению с другими типами соединений. Это снижает риск усталостного разрушения и повышает общую надежность.

Соединение REG в первую очередь предназначено для соединений долот, поэтому оно может не подходить для других операций бурения или конфигураций оборудования. Его специализированная конструкция ограничивает его универсальность по сравнению с некоторыми другими типами соединений.

При использовании соединений REG диаметр бурильной трубы меньше внутреннего диаметра утолщенной части из-за конфигурации соединения. Хотя это может и не представлять серьезной проблемы для соединений долот, это может повлиять на скорость потока жидкости и номинальное давление в конкретных сценариях бурения.

2. IF (подключение заподлицо)

Соединение с внутренней промывкой (IF) имеет больший внешний диаметр и соединяет внешнюю высаженную или внутреннюю и внешнюю утолщенную бурильную трубу. Данное соединение образует соединение бурильных труб с внутренним диаметром, идентичным или почти равным диаметру тела трубы.

Одним из ключевых преимуществ соединения IF является постоянный внутренний диаметр, который обеспечивает более высокий расход жидкости и снижает риск ограничений или засоров во время буровых работ, повышая эффективность.

Однако заметным недостатком соединения ПЧ является возможность концентрации напряжений. Конструкция соединения, особенно треугольная форма зубьев, может привести к образованию локализованных участков повышенного напряжения. Это может со временем увеличить риск усталостного разрушения, ставя под угрозу целостность и надежность соединения.

Из-за проблем с концентрацией напряжений, связанных с соединением IF, а также из-за разработки новых, улучшенных конструкций соединений, Американский институт нефти (API) заменил соединения IF.

3. FH (соединение на все отверстие)

Соединение полного отверстия (FH) соединяет внутреннюю и внешнюю утолщенную бурильную трубу, образуя соединение бурильных труб с внутренним диаметром, соответствующим диаметру утолщенного конца. И внутренний, и внешний диаметры соединения меньше внутреннего диаметра бурильной трубы.

Соединение FH предлагает три различных спецификации резьбы, а именно V-0,065, V-0,05 и V-0,040, что обеспечивает варианты для различных требований и условий бурения. Эта универсальность позволяет широко использовать его в различных операциях бурения, обеспечивая гибкость и адаптируемость, например, с утяжеленными бурильными трубами и долотами.

Одним из ограничений соединения FH является его меньший внутренний диаметр по сравнению с внутренним диаметром трубы. Хотя это не может быть серьезной проблемой во многих буровых операциях, это может повлиять на скорость потока бурового раствора.

Кроме того, несмотря на наличие трех различных моделей, соединение FH имеет меньшие характеристики резьбы по сравнению с другими соединениями для бурильных труб. Это может ограничить его адаптируемость к определенным условиям бурения или конфигурациям оборудования, что требует тщательного выбора для обеспечения совместимости и производительности.

4. NC (нумерованное соединение)

Пронумерованное соединение (NC) предназначено для бурильных труб с пределом текучести не менее 75 000 фунтов на квадратный дюйм и более, которые часто называют высокопрочными бурильными трубами. API рекомендует использовать соединения NC для высокопрочных бурильных труб из-за их прочной конструкции и требований совместимости.

NC разработаны для соединения штифтов и коробок с одинаковыми обозначениями резьбы, обеспечивая безопасное и надежное соединение. Они взаимозаменяемы, если коды марок совпадают, то есть если шаг резьбы одинаковый и разные резьбы совместимы.

Соединения NC предлагаются различных размеров и конфигураций, соответствующих различным требованиям и условиям бурения, от NC10 до NC77. Они способны выдерживать скручивание, давление и различные движения буровой установки, обеспечивая долговечность и надежность при сложных буровых операциях.

Однако несовпадающие типы или шаг резьбы могут привести к проблемам с соединением, ставя под угрозу целостность и надежность соединения. Поэтому важно проконсультироваться с производителем замков, чтобы убедиться в совместимости НЗ-соединений и типов резьбы.

Хотя соединения NC универсальны и широко используются, они предназначены для высокопрочных бурильных труб с минимальным пределом текучести 75 000 фунтов на квадратный дюйм или выше. Это ограничивает их применение конкретными буровыми операциями, требующими высокопрочного оборудования.

Каковы области применения бурильных труб?

Бурение нефти и газа: Используется при роторном бурении для бурения горных пород и достижения залежей углеводородов.

Геотехническое бурение: Занимается геотехническими исследованиями для изучения состояния почвы и горных пород.

Бурение скважин на воду: Используется при строительстве колодцев для доступа к грунтовым водам.