Бурильная колонна, ее назначение. Элементы буровой колонны.
БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА (а. drill pipe string, drill соlumn; н. Воhrsaule; ф. соlonne de forage; и. соlumna de sondeo) — ступенчатый полый вал, соединяющий породоразрушающий инструмент (долото) с наземным оборудованием при бурении глубоких скважин (например, на нефть илигаз).
Бурильная колонна используется для создания осевой нагрузки, передачи вращения долоту (см. Роторное бурение), подведения электрической (см. Электробур) или гидравлической (см. Турбинное бурение) энергии, подачи раствора для очистки забоя и выноса шлама, замера кривизны скважины и др.
Бурильная колонна состоит из ведущей трубы, тонкостенных стальных бурильных труб и утяжелённых бурильных труб, к нижний части которых присоединяется буровое долото. В зависимости от условий бурения вблизи долота устанавливаются центрирующие, калибрующие, стабилизирующие и расширяющие устройства. Верхняя труба бурильной колонны соединена с вертлюгом, который с помощью крюка, талевого блока и каната подвешен на кронблоке, установленном в верхней части буровой вышки (рис.).
При бурении на бурильную колонну действуют динамическая и статическая нагрузки, перепады давлений до 25 МПа, температура до 200°С, агрессивные среды. Надёжность бурильной колонны в значительной степени определяет эффективность бурения (особенно при роторном бурении).
Основное назначение бурильной колонны обеспечить гидравлическую и механическую связьработающего на забое долота и ствола скважины с поверхностным механическим игидравлическим оборудованием. Одновременно бурильная колонна служит инструментом длядоставки на глубину буровых и колонковых долот, различных исследовательских приборов иустройств, снарядов и аварийно-ликвидационных приспособлени. Две главные функциивыполняет бурильная колонна в процессе проходки ствола: вращает долото и одновременнопередает на него осевую нагрузку; создает замкнутую циркуляцию агента через забой скважины,обеспечивая очистку ствола от выбуренной породы и привод погружных гидравлическихдвигателей. Бурильная колонна включает следующие основные элементы сверху вниз: рабочую(ведущую) трубу бурильные трубы, утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Рабочая труба, обычноквадратного сечения, служит для передачи вращения от ротора к бурильной колонне. Онафиксируется в отверстии ротора квадратными клиньями, вкладышами, в связи с чем вращаетсясовместно со столом ротора и одновременно может перемещаться в осевом направлении помере углубления забоя скважины. Соединяется рабочая труба при помощи нижнего переводникас верхней трубой бурильной колонны, а при помощи верхнего переводника - с вращающимсястволом вертлюга - устройством, связывающим нагнетательную линию бурового насоса,подающего промывочный агент, с вращающейся бурильной колонной.
Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб скрепленных между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.
Являясь совместно с долотом и забойным двигателем буровым инструментом, бурильная колонна выполняет следующие функции:
передаёт вращение от ротора к долоту;воспринимает от забойных двигателей реактивные моменты;подаёт к забою промывочный агент;подводит гидравлическую мощность к долоту и погружному гидравлическому двигателю;
вдавливает долото в горные породы на забое, действуя своей силой тяжести (осевую нагрузку на долото создает часть утяжеленных бурильных труб (УБТ), включенных в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК), часть утяжеленных бурильных труб (УБТ) служит для натяжения бурильной колонны (а именно для натяжения бурильных труб, как отвес) для создания перпендикулярности всей бурильной колонны относительно к поверхности земли). (правило до 75% от веса КНБК для создания осевой нагрузки на долото и 25% для натяжения бурильной колонны действует только на территории некоторых стран СНГ, многие заказчики и буровые подрядчики пренебрегаются этим правилом ставя приоритет на проходку); обеспечивает замену долота и погружного двигателя посредством транспортировки их к забою или на дневную поверхности;
позволяет вести аварийные и другие специальные работы в стволе скважины.
Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.
Являясь совместно с долотом и забойным двигателем буровым инструментом, бурильная колонна выполняет следующие функции: передает вращение от ротора к долоту; воспринимает от забойных двигателей реактивные моменты; подает к забою промывочный агент; подводит гидравлическую мощность к долоту и погружному гидравлическому двигателю; вдавливает долото в горные породы на забое, действуя своей силой тяжести; обеспечивает замену долота и погружного двигателя посредством транспортирования их к забою или на дневную поверхность; позволяет вести аварийные и другие специальные работы в стволе скважины.
(рис. 5.1) включает в себя следующие элементы: бурильные трубы; утяжеленные бурильные трубы; ведущую (рабочую) бурильную трубу; переводники; отклонитель; центраторы, протекторы и другую оснастку.
Ведущая труба 2 соединена верхним концом с вертлюгом при помощи переводника ствола вертлюга и верхнего переводника ведущей трубы 1, а нижним концом — с колонной бурильных труб, спущенных в скважину, при помощи нижнего 3 и предохранительного 4 переводников ведущей трубы. Ведущая труба вращается ротором и через бурильную колонну передает вращение долоту при роторном бурении, а при турбинном — не позволяет при замкнутом стволе ротора вращаться бурильной колонне в противоположном направле-
Рис. 5.1. Конструкция бурильной колонны:
1 — верхний переводник ведущей трубы; 2 — ведущая труба; 3 — нижний переводник ведущей трубы; 4 — предохранительный переводник ведущей трубы; 5 — муфта замка; 6 — ниппель замка; 7 — бурильные трубы; 8 — протектор; 9 — переводник на УБТ; 10 — УБТ; 11 — центратор; 12 — наддолот-ный амортизатор
нии под действием реактивного момента погружного двигателя.
Бурильные трубы соединены друг с другом при помощи замков, которые состоят из муфты 5 и ниппеля 6.
Нижняя часть бурильной колонны составлена из УБТ 10, которые соединены друг с другом при по-мощи замковых резьб, нарезанных в виде ниппеля с одной стороны и в виде муфты — с другой. Посредством переводника нижний конец УБТ соединяется либо непосредственно с долотом, либо с погружным двигателем.