Бурильная колонна

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГБПОУ «НЕФТЕКУМСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Презентация по теме

«Бурильная колонна»

Подготовил: преподаватель спецдисциплин:

Еремченко Ю.Н.

Метод мозгового штурма - оперативный метод решения проблемы на основе стимулирования творческой активности, при котором участникам обсуждения предлагают высказывать как можно большее количество вариантов решения, в том числе самых фантастичных. Затем из общего числа высказанных идей отбирают наиболее удачные. Успех мозгового штурма сильно зависит от психологической атмосферы и активности обсуждения, поэтому роль ведущего (преподавателя) в мозговом штурме очень важна. Именно он может «вывести из тупика» и вдохнуть свежие силы в процесс.

• Очень важно для студентов то, что в таком задании не может быть неправильных ответов, все, что они скажут, вспомнят или придумают, будет изначально правильным. Также развивается творческое и ассоциативное мышление, таким образом, закрепляются в памяти необходимые слова и выражения.
• Мозговой штурм подходит для начала изучения новой темы или для закрепления пройденного материала за несколько минут до конца урока.
• Мозговой штурм можно прекрасно использовать при изучении спецдисциплин.

Для того, чтобы преступить к изучению новой темы преподавателю необходимо знать уровень знаний студентов и на какой объем этих знаний он может опираться - для этого можно использовать метод «мозгового штурма».

• Это дает понять, насколько хорошо студенты усвоили пройденный материал, показывает какими понятиями и терминами уже владеет, а чему еще нужно уделить внимание при изучении новой темы.
•  

• Мозговой штурм длиться 30минут и состоит из трех основных этапов .
• Вся группа делится на две команды. В каждой есть свой командир и секретарь, который фиксирует все ответы .
• 1 Этап - обсуждение и фиксирование ответов, т.е создание «банка идей».
• 2 Этап – нужно проанализировать все свои идеи. Какие из них самые важные, доказать.

3 Этап – процесс контроля знаний.

Бурильная колонна

Скважина.

Как называется комплекс машин и механизмов для бурения скважин?

Общий вид БУ.

Какие типы буровых вышек знаете?

Типы буровых вышек.

Основная система буровой вышки?

Талевая система.

Какие инструменты для СПО знаете?

Инструменты для СПО.

Для чего предназначен ротор?

ротор

скважина

Бурильная колонна

Буровая установка

Инструмент

для СПО

Буровая вышка

Талевая система

• 1. Что такое скважина?
• 2.Что такое ствол скважины?
• 3.Какие два вида оборудования бывают?
• 4.Какие типы вышек вы знаете?
• 5.Назовите комплектность талевой системы?
• 6.Как называется крюк и талевый блок, соединенные вместе?
• 7.Для чего крюк оснащен боковыми рогами?
• 8.При помощи чего элементы талевой системы соединяются между собой?
• 9. При помощи чего колонна удерживается на весу в роторе?
• 10.Для чего применяются штропа?

Бурильная колонна.

Бурильная колонна соединяет долото (забойный двигатель и долото) с наземным оборудованием и состоит из свинченных друг с другом ведущей трубы 4, бурильных труб 8 и УБТ 12 и 13. Верхняя часть бурильной колонны, представленная, ведущей трубой 4 , присоединяется к вертлюгу 2 с помощью верхнего переводника ведущей трубы 3 и переводника вертлюга 2 . Ведущая труба присоединяется к первой бурильной трубе 8 с помощью нижнего переводника ведущей трубы предохранительного переводника 6 и муфты бурильного замка 7. Бурильные трубы 8 свинчиваются друг с другом с помощью бурильных замков. Утяжеленные бурильные трубы свинчиваются друг с другом непосредственно через резьбу. Верхняя УБТ присоединяется к бурильной трубе с помощью переводника 11. К последней. УБТ привинчивается через переводник 14 долото (при роторном способе бурения) или забойный двигатель с долотом (при турбинном бурении и при бурении с электробуром).

Назначение бурильной колонны.

• Бурильная колонна является связующим звеном между долотом, находящимся на забое скважины, и буровым оборудованием , расположенным на поверхности.
• Она предназначена для : 1) передачи вращения от ротора к долоту;
• 2)подвода промывочной жидкости ; 3)подъема и спуска долота, турбобура, электробура;
• 4) монтажа отдельных секций токопровода при бурении с электробуром; 5) восприятия реактивного момента забойного двигателя; 6)проведения вспомогательных работ. (ловильные работы, расширение скважины и т.д.)

Основные элементы, составляющие бурильную колонну: 1.Ведущая труба-предназначена для передачи вращения от ротора к БТ; 2.Бурильная труба- предназначена для передачи вращения долоту и подачи бурового раствора к забою; 3.Утяжеленная бурильная труба- предназначены для создания нагрузки на долото в процессе бурения; 4.Долото- для разрушения горной породы; 5.Элементы бурильной колонны- дополнительное оснащение бурильной колонны для предотвращения осложнений и аварий, и осуществления нормального процесса бурения.

Все трубы соединяются в свечи длиной 23-27 м. и устанавливаются в подсвечник.

Ведущая труба

Ведущая труба используется для передачи вращения и нагрузки на долото через бурильные трубы и УБТ. Нагрузка на долото и его частота вращения—основные параметры, определяющие разрушение пород при углублении скважины. Ведущая труба испытывает действие растягивающей силы от полного веса бурильной колонны и поэтому является наиболее нагруженным элементом. Ведущие трубы изготовляют из высокопрочных хромолибденовых сталей и термически обрабатывают .

Обычно применяют ведущие трубы с квадратным или шестигранным поперечным сечением. Ведущие трубы производят длиной 12,2 и 16,5 м. Вращение ведущей трубе и бурильной колонне передается от стола ротора через Направляющий зажим ведущей трубы и роторные вкладыши. Роторные вкладыши, вставляемые в специальные гнезда в столе ротора, выполняют две функции: обеспечивают зацепление ведущей трубы со столом ротора и коническую поверхность для посадки роторных клиньев, которые удерживают бурильные трубы в столе ротора. При повороте стола ротора зажим ведущей трубы вращается и передает вращение ведущей трубе. Основные элементы ведущей трубы следующие: предохранительный переводник ведущей трубы , присоединяемый к нижней резьбе ведущей трубы для предохранения последней от износа при многократных свинчиваниях во время бурения и спуско-подъемных операциях; клапан-кран ведущей трубы , который размещают над ведущей трубой или ниже нее и может работать как обратный клапан.

• Бурильные трубы.
• Бурильные трубы производят трех типоразмеров длиной 5,5 : 6,7 м (тип 1), 8,2 : 9,1 м (тип 2) и 11,5 : 13,7 м (тип 3). Используют пять групп прочности для различных глубин бурения и величин нагрузок. ( обозначает их как Д, Е, Х-95, G-105 и S-135). Трубы этих групп изготовляют различных наружных диаметров—от 60,3 до 168,3 мм. Трубы каждой группы прочности и разного диаметра характеризуются номинальным весом 1 м трубы; внутренним диаметром; пределом прочности на смятие; внутренним давлением; пределом текучести тела трубы.
• Бурильные трубы и соединительные муфты к ним изготовляются следующих размеров : 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и 168 мм с толщиной стенок от 7 до 11 мм.

В настоящее время существует несколько разновидностей бурильных труб, различающихся по конструктивному исполнению.

1. Трубы бурильные сборной конструкции изготовляются двух видов : трубы с высаженными внутрь концами и трубы с высаженными наружу концами .

2. Бурильные трубы с высаженными внутрь и наружу концами и коническими стабилизирующими поясками.

3.Трубы бурильные с приваренными соединительными концами между собой соединяются посредством крупной замковой резьбы .

4.Трубы бурильные с высаженными наружу концами и нарезанной крупной резьбой.

• 1.При помощи чего ВТ присоединяется к вертлюгу?
• 2.При помощи чего БТ соединяются между собой?
• 3.При помощи чего УБТ соединяются между собой?
• 4.При помощи чего долото соединяется с УБТ?
• 5. Промывочная жидкость подается в скважину через БК или затрубное пространство?
• 6.Турбобур устанавливается над долотом или УБТ?
• 7.При помощи чего токопровод крепится к БК?
• 8.Чему равна толщина стенок БТ?
• 9.Для чего применяется ВТ?
• 10.Где размещаются БТ, доставленные на буровую?

• Утяжеленные бурильные трубы.

Используют для создания нагрузки на долото и поддержания бурильной колонны в растянутом состоянии. Бурильная колонна имеет сравнительно малую жесткость при изгибе, что способствует ее изгибу при сжатии- это может привести к повреждению бурильных труб.

• На практике 85 % веса УБТ в буровом растворе используется для создания нагрузки на долото, а остальная часть бурильной колонны находится в растянутом состоянии.
• Уменьшенный внутренний диаметр УБТ приводит к высоким потерям давления при циркуляции бурового раствора, и по этой причине на практике выбирают УБТ с наибольшим имеющимся внутренним диаметром, чтобы снизить потери давления.
• УБТ обычно изготовляют длиной 9,5 м. Вследствие большой толщины стенки УБТ не снабжают замками, вместо этого резьбу нарезают в теле трубы. Концы УБТ имеют коническую винтовую резьбу с крупным шагом, которая обеспечивает при свинчивании двух труб упорное соединение металл по металлу.

• ОСОБЕННОСТИ УБТ.
• Утяжеленные бурильные трубы обладают следующими особенностями.
• Ловильные проточки. На УБТ большой длины с наружным диаметром более 203 мм около ниппельного и муфтового концов делают проточки уменьшенного диаметра .Это позволяет свинчивать данные трубы с трубами меньших диаметров, имеющих соответственно меньший диаметр замка, машинными ключами и вспомогательными лебедками-раскрепителями.
• УБТ со ступенчатым, проходным, отверстием. В УБТ среднего и малого диаметров, в которых необходимо иметь большие проходные отверстия, прочность ниппеля может быть увеличена путем выполнения ступенчатых сечений. Например, в УБТ с наружным диаметром 158,75 мм и проходным отверстием 71,44 мм отверстие в ниппеле может иметь диаметр 57,15 мм для увеличения прочности.
• Проточки под клинья и элеватор. Такие проточки применяются для того, чтобы при СПО переход от бурильных труб к УБТ осуществлялся простой сменой клиньев и элеватора.

• УБТ со спиральными лысками. На практике прихваты чаще происходят в интервале работы УБТ, чем в интервале расположения бурильных труб. УБТ со спиральными лысками имеет уменьшенную площадь контакта. Это снижает величину прижимающей силы от перепада давления в прихваченном интервале .
• УБТ квадратного сечения. Квадратные в поперечном сечении УБТ применяют в бурении со специальными целями: для уменьшения искривления ствола скважины, а также для поддержания существующего направления в направленных скважинах.
• УБТ из сплава K.-Монель. Эти УБТ изготовляют из немагнитного стального сплава К-Монель и используют для создания защитной оболочки приборов-инклинометров от магнитного влияния в отличие от обыкновенных стальных УБТ.

Соединительные элементы БК.

• 1.Переводники –толстостенные короткие патрубки, снабженные резьбами, которые служат для соединения частей или отдельных элементов БК.
• Переводники бывают: П- переходные; Н- ниппельные; М- муфтовые;
• П- предохранительные.

• 2.Замки для бурильных труб – предназначены для соединения в колонну БТ.
• Типы бурильных замков.

Тип замка

Наименование

ЗН

ЗШ

Область применения

Замок с нормальным проходным отверстием.

ЗУ

Замок с широким проходным отверстием.

Для соединения труб с высаженными внутрь концами.

Для соединения труб с высаженными внутрь и наружу концами.

Замок с увеличенным проходным отверстием.

ЗШК

Для соединения труб с высаженными внутрь и наружу концами.

Замок с широким проходным отверстием и конической расточкой.

ЗУК

Для соединения труб с высаженными внутрь концами с коническими стабилизирующими поясками.

Замок с увеличенным проходным отверстием и конической расточкой.

Для соединения труб с высаженными внутрь и наружу концами с коническими стабилизирующими поясками.

Конструкция бурильного замка. 1.Ниппель. 2.Муфта.

• 3.Резьба.

Элементы колонны бурильного инструмента (трубы бурильные, соединительные муфты, замки, трубы бурильные ведущие, утяжеленные бурильные трубы, переводники и др.) для соединения между собой снабжены резьбой двух типов: мелкой (трубной) и крупной (замковой).

Для резьбы бурильных труб и замков характерно следующее.

Профиль витков (ниток) резьбы треугольный с закругленными впадинами. Угол при вершине профиля равен 60°.

Резьба всех соединений колонны бурильного инструмента коническая.

Число ниток трубной резьбы равно 8 на 24,5 мм с шагом 3,175 мм, число ниток замковой резьбы — 5 на 25,4 мм с шагом 5,08 мм или 4 на 25,4 мм с шагом 6,35.

Резьба может иметь как правое, так и левое направление. Трубной резьбой снабжены бурильные трубы, соединительные муфты, трубные концы замков и переводников.

• Элементы бурильной колонны.
• К элементам бурильной колонны относятся: переводники, резиновые кольца, обратные клапаны и опорно-центрирующие элементы.
• 1.Переводники.
• 2. Резиновые кольца для БТ - предназначены для предохранения БК и ОК от взаимного истирания при бурении скважин. Конструктивно резиновые кольца могут быть выполнены разъемными или неразъемными. Для надевания резиновых колец на бурильные трубы применяют специальные пневмомашины. Кольца перед надеванием на трубу подогревают в горячей воде при температура 80...90°С в течение 10... 15 мин. Во избежание повреждения резиновых колец при надевании на трубы очищают заусеницы и острые кромки замков. Для предотвращения перемещения колец по трубе используют клей или другие полимеризующиеся составы.
• Резиновые кольца надевают на бурильные трубы вблизи замка.

• 3.Обратные клапаны для БТ - предназначены для предотвращения ГНВП из скважины через БТ в процессе бурения. Клапан бывает тарельчатый и шаровый.
• Клапан устанавливается в колонне бурильных труб между замковыми соединениями над долотом.
• Помимо этого установка управляемого обратного клапана в колонне бурильных труб позволяет:
• оставлять канал труб открытым или закрытым по желанию бурильщика;
• импульсом потока сверху открывать или закрывать клапан;
• производить в заданном режиме обратную циркуляцию;
• Управление работой клапана осуществляется потоком промывочной жидкости.

Условия работы колонн бурильных труб

Бурильная колонна представляет собой вертикальный пустотелый вал, диаметр которого намного меньше его длины.

Роторный способ бурения.

При бурении и спускоподъемных операциях вал испытывает:

1)Статические и динамические нагрузки;

2)Деформации растяжения, сжатия, продольного и поперечного изгиба, кручения и внутреннего давления.

Характер нагрузок, действующих на бурильную колонну, не постоянен, а изменяется по всей длине.

Отличительная особенность бурильной колонны — потеря в процессе работы устойчивости, прямолинейной формы, равновесия. Ось бурильной колонны принимает форму пространственной спирально изогнутой кривой под действием реактивных моментов.

• Бурение скважин ЗВД или при помощи турбобура.
• При бурении гидравлическими забойными двигателями бурильная колонна неподвижна, а вращается только нижняя ее часть с долотом. По ней поступает промывочная жидкость к двигателю и долоту, и она воспринимает во время работы турбобура или ЗВД его реактивный момент. Так как бурильная колонна неподвижна, то реактивный момент воспринимается только нижней частью бурильной колонны и затухает по мере удаления к верху от турбобура вследствие трения колонны о стенки скважины.

Комплектование и эксплуатация бурильной колонны.

• Подготовка бурильных труб к эксплуатации.
• Все трубы и соединительные элементы, предназначенные для работы в скважинах, перед вводом их в эксплуатацию подвергают на трубных базах:
• -внешнему визуальному осмотру;
• - инструментальному обмеру основных размеров;
• -проверке качества нарезки резьбы.
• Особенно тщательно осматриваются и проверяются резьбовые соединения. Резьба должна быть гладкой, без заусениц и задиров , нарушающих ее непрерывность, плотность и прочность.
• Трубы и замки, признанные годными после проверки их качества непосредственно на трубной базе, перед пуском в работу свинчивают и крепят между собой.
• Навинчивание и крепление замков производится в горячем состоянии. Детали замков, подобранные к трубам, перед навинчиванием подвергают нагреву в специальных нагревательных печах.
• Перед навинчиванием замка на резьбу трубы наносят соответствующую смазку, но не на всю резьбу, а только на первые три-четыре нитки.
• Замок, навинченный в горячем состоянии, при охлаждении прочно схватываясь с трубой, обеспечивает прочность и герметичность соединений, для которых опрессовка не обязательна.

Эксплуатация бурильной колонны.

• Смонтированные новые бурильные трубы объединяют в комплекты. Комплекты состоят из труб, которые имеют:
• 1)одинаковый диаметр;
• 2) толщину стенок;
• 3)длину труб;
• 4)одну марку стали;
• 5)один завод-изготовитель.
• Каждому комплекту бурильных труб присваивается свой порядковый номер, а всем трубам, вошедшим в комплект — свои порядковые номера внутри комплекта. Все трубы маркируются.
• Маркировка включает в себя:
• 1)порядковый номер комплекта;
• 2) показатель группы прочности стали;
• 3) последнюю цифру года ввода трубы в комплект;
• 4)толщину стенки в миллиметрах.
• Перевод отдельных труб из одного комплекта в другой запрещается.

• На каждый комплект бурильных и утяжеленных труб заводят паспорт-журнал. Паспорт составляют в одном экземпляре и хранят на трубной базе. Документ действует до списания всех труб комплекта в материал.
• В процессе работы труб в скважинах в паспорт-журнал вносят отметки:
• 1)о ремонте, авариях и списании отдельных труб;
• 2)указывают номера скважин, в которых работал комплект;

3)длину части комплекта, участвующего в проходке каждой скважины;

• 4)время работы труб.
• Бурильные трубы списывают по их состоянию на основании результатов осмотра, дефектоскопии и инструментальных измерений.
• Бурильные трубы, разбитые на комплекты и отмаркированные, доставляются на буровую. Буровая бригада тщательно проверяет качество труб, доставляемые в буровую, и соответствие их паспортным данным.

• Буровой мастер при доставке труб на скважину одновременно получает выписку из паспортов-журналов. Трубы и соединительные элементы, имеющие наружные дефекты не подлежат приемке. Обнаруженные детали с износом бракуются и отправляются на трубную базу.
• После того как комплекты бурильных труб завезены на буровую, осмотрены и приняты буровым мастером, буровая бригада укладывает их на мостки для использования в процессе бурения.
• После окончания бурения скважины все трубы разбираются. Разобранные трубы укладывают на мостки рядами по комплектам и обильно смазывают резьбу. Ответственность за правильную эксплуатацию всех элементов бурильной колонны лежит на буровом мастере, который не должен допускать нарушений технических правил обращения с инструментом.
• В процессе бурения могут происходить аварии, связанные с поломкой элементов бурильной колонны. Наиболее слабое место в бурильной колонне — резьбовые и сварные соединения бурильных труб с замками, по которым чаще всего происходят поломки. Для проверки качества труб непосредственно на буровой применяется ряд конструкций дефектоскопической аппаратуры и установок.

Ремонт бурового инструмента.

• После окончания бурения скважины комплекты бурильных труб, ведущие трубы, УБТ и переводники перевозят на трубную базу для профилактической проверки их состояния. На трубной базе трубы очищают от грязи, а резьбу замков и переводников промывают керосином или легкой нефтью. После этого трубы осматривают при помощи дефектоскопа, опрессовывают, выявляя требующие ремонта, а также негодные для дальнейшей работы.
• Бурильные трубы, ведущие трубы и УБТ, требующие ремонта или имеющие исправимые дефекты, направляют после предварительной проверки в ремонтные цеха трубной базы.
• В этих цехах производят следующие ремонтные работы:
• 1)выпрямление искривленных и ведущих труб;
• 2)восстановление сработанной поверхности деталей;
• 3)восстановление сработанной опорной площади под элеватор у замковых муфт;
• 4)приварку к замкам колец, армированных твердым сплавом; 5)приварку замков к трубам;
• 6)ремонт резьб и т.д.

ТРУБНЫЕ БАЗЫ, ИХ ФУНКЦИИ И ОСНАЩЕНИЕ.

• Современная трубная база является цехом заводского типа, выполняющим сложные функции и соответственно оснащенным разнообразным оборудованием и средствами контроля.
• Основными функциями трубной базы являются:
• 1) получение от заводов-изготовителей или снабженческих организаций новых бурильных, утяжеленных бурильных, ведущих, обсадных труб и всех узлов и деталей для комплектации колонн;
• 2)контроль качества труб и их соединений, отбраковка и составление актов и рекламаций на трубы, поступившие с заводским дефектом;
• 3)навинчивание замков на бурильные трубы, комплектация и паспортизация, учет движения труб, списание изношенных труб;
• 4)доставка труб на буровые и обратно;
• 5)контроль за правильной эксплуатацией труб и других элементов колонны;
• 6)составление заявок на трубы в соответствии с планом бурения;
• 7)ремонт и восстановление труб и их соединений, прочего инструмента и приспособлений;
• 8)изготовление отдельных или небольших серий элементов колонны.

• Для выполнения перечисленных функций трубная база имеет в своем составе:
• 1)Открытый склад труб и трубопроводов и площадку для приема, сортировки, хранения, контроля, комплектации и отгрузки всех типоразмеров труб, замков, турбобуров и другого инструмента и приспособлений. Он оборудован благоустроенными и удобными подъездными путями, множеством механизированных стеллажей для приема, хранения и выдачи бурильных, обсадных труб, УБТ, ЛБТ, замков, турбобуров, а также подъемно-транспортными средствами.
• 2)Закрытое помещение для ремонта и восстановления труб, замков и других элементов колонны, а также для изготовления небольшого числа нестандартных элементов колонны.

Зачет по теме «Конструкция скважины и бурильная колонна».

1.Что такое

• скважина?

2.Что такое ствол

• скважины?

3.Что входит в

подготовительные

работы к бурению?

• 4. Почему необходимо проводить цементирование обсадных колонн?
• 5.Назовите оборудование для цементирования скважин?
• 6.Для чего на цементировочной головке устанавливается манометр?

• 7.Что такое подземное оборудование?
• 8.Назовите комплектность БК?
• 9.Для чего в комплектность БК
• входит УБТ?

• 10. Назовите эти элементы?

• 11.При помощи чего соединяются БТ между собой?
• 12.Для чего в конструкции БТ и ОТ используют резиновые кольца?
• 13.Что теряет в процессе работы БК?

• 14. При каком способе бурения БК неподвижна?
• 15.Для чего детали замков перед навинчиванием на трубы нагревают?
• 16.Что такое комплект труб?
• 17.Разрешается ли перевод труб из одного комплекта в другой?

• 18.Где хранится паспорт-журнал на все трубы?
• 19.Кто принимает трубы, доставленные на буровую?
• 20. Где укладывают БТ для бурения скважин?
• 21.На ком лежит ответственность за правильную эксплуатацию труб?
• 22.Для чего трубы
• опресовывают
• на трубной базе?