 |
Вопрос 27. Проверочные расчеты бурильных труб.
|
|
|
|
Вопрос 27. Проверочные расчеты бурильных труб.
Для проведения проверочного расчета бурильных труб нужно рассчитать влияние следующих факторов:
1)усилие от веса бурильных труб на участке падения зенитного угла
2)усилие от веса бурильных труб на наклонном участке
3)усилие от веса бурильных труб на участке набора зенитного угла
4)усилие от веса бурильных труб на вертикальном участке
5)напряжение растяжения
6)напряжение изгиба
7)касательные напряжения
8)результирующее напряжение
Расчет колонны бурильных труб на прочность.
Колонну бурильных труб рассчитывают из условия приложения растягивающих нагрузок и вращающего момента и растягивающих нагрузок с учетом сил сопротивления, возникающих при подъеме.
Максимальные нагрузки на колонну бурильных труб в процессе бурения возникают в момент резкой заклинки любого элемента компоновки в призабойной зоне, т. е. когда еще не успели остановить ротор.
Расчет бурильных труб на выносливость.
При роторном и турбинно-роторном способах проводки скважины трубы, расположенные в интервалах интенсивного искривления траектории ствола, необходимо проверить на усталостную прочность. Кроме того, даже в вертикальном участке ствола колонна бурильных труб при вращении подвержена воздействию циклически нагрузок.
Вопрос 28. Конструктивные особенности и характеристика рабочих (ведущих) бурильных труб.
Рассматриваемые бурильные трубы подразделяются по материалу:
- стальные бурильные трубы;
- легкосплавные бурильные трубы.
По конструктивному исполнению стальные бурильные трубы сборной конструкции изготовляются следующих типов:
- с высаженными внутрь концами (В);
- с высаженными наружу концами (Н);
- с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (ВК);
- с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (НК).
Ведущие бурильные трубы (ВТ) предназначены для передачи крутящего момента бурильному инструменту от ротора или восприятия и передачи реактивного момента (дошедшего до устья) от забойного двигателя к ротору при одновременной осевой подаче инструмента. ВТ имеет в сечении квадратную, шестигранную или крестообразную форму с концентрически расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода жидкости.
|
|
|
На концах ВТ нарезается трубная резьба. На нижний конец ВТ навинчивается нижний штанговый переводник (ПШН), а на верхний конец — верхний штанговый переводник (ПШВ) для соединения ее со стволом вертлюга. В целях защиты замковой резьбы ПШН от износа (из-за наиболее частого свинчивания — развинчивания ВТ) между ним и бурильным замком устанавливают предохранительный переводник П, через который ВТ соединяется с бурильной колонной.
По достижении предельно допустимого износа П заменяется на новый. Все резьбы на нижнем конце ВТ выполняются правые, а на верхнем — левые.
Вопрос 29. Конструктивные особенности и характеристика УБТ.
Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) предназначены для установки в нижнюю часть бурильной колонны с целью увеличения ее жесткости, большей устойчивости и передачи нагрузки на долото.
Наиболее применяемые УБТ изготавливаются по госту ТУ 14-385-79: диаметром 146, 178, 203 мм. Вес одного метра трубы в зависимости от диаметра и толщины стенки колеблется от 96, 7 до 267, 4 кг. Промышленность выпускает сбалансированные УБТ, т. е. у них нет биения при вращении, эксцентриситета. Соединяются: в верхней части имеется внутренняя замковая резьба, называемая муфтой, в нижней части наружная замковая резьба, называемая конусом.
|
|
|
УБТ, как правило, имеют с одного конца наружную, а с другого — внутреннюю замковые резьбы (промежуточные УБТ). Кроме того, на каждый комплект предусматривается одна труба с внутренней замковой резьбой на обоих концах (надцолотная УБТ).
Вопрос 30. Конструктивные особенности и характеристика бурильных труб сборной конструкции и их соединений.
По конструктивному исполнению стальные бурильные трубы сборной конструкции изготовляются следующих типов:
- с высаженными внутрь концами (В);
- с высаженными наружу концами (Н);
- с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками (ВК);
- с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (НК).
Рис. 1. Бурильные трубы с высаженными внутрь (а) и наружу (б) концами и соединительные муфты к ним.
Трубная резьба имеет треугольный профиль с углом при вершине 60°. Трубная резьба непригодна для частого и быстрого свинчивания и развинчивания, недостаточно износостойка. Поэтому соединение и разъединение труб (также колен) в свечи осуществляется с помощью бурильных замков (рис. 2).
Рис. 2. Бурильный замок: а — замковый ниппель, б — замковая муфта.
Бурильные замки состоят из замкового ниппеля (рис. 2, а) и замковой муфты (рис. 2, б). На одном конце замковых деталей нарезается трубная резьба для присоединения их к трубе, а на другом — крупная резьба, называемая замковой (рис. 3) для соединения замковых деталей между собой.
Рис. 3.
Большая конусность и крупный шаг дают возможность быстрого и многократного свинчивания — развинчивания свечей при СПО, а длина замка обеспечивает возможность перенарезки резьбы при ремонте замка. Коническая резьба имеет натяг и более надежна против самоотвинчивания, в большей мере обеспечивает взаимозаменяемость деталей и компенсирует погрешности нарезки.
Герметичность безупорного соединения трубы с замковой деталью обеспечивается за счет натяга, упругого деформирования витков резьбы и вязкой смазки.
Для соединения труб с высаженными концами применяют замки трех типов: ЗН, ЗШ и ЗУ — соответственно с нормальным, широким и увеличенным проходным отверстием. Замки ЗН предназначены для труб исключительно с высадкой внутрь, а 3Ш и ЗУ — и с высадкой внутрь, и с высадкой наружу в зависимости от диаметра труб.
|
|
|
Диаметр проточного канала в ниппеле замка ЗН в 1, 5—2 раза меньше, чем в трубах, что создает повышенные гидравлические сопротивления по сравнению с замками ЗШ и ЗУ.
В целом трубы с высадкой внутрь обусловливают в 1, 5—4 раза больше гидравлические потери по сравнению с трубами с высадкой наружу и замками ЗУ. Поэтому рекомендуется применять их только при роторном бурении.
Замки ЗУ в сочетании с трубами с высадкой наружу обеспечивают примерно равное проходное сечение и минимальные гидравлические потери в колонне, благодаря чему пригодны для бурения с гидравлическими забойными двигателями.
Всего принято 7 групп прочности: Д, К, Е, Л, М, Р, Т.
Трубы групп прочности, кроме Л, изготовляют из легированных сталей, подвергают нормализации с отпуском; Л — из углеродистой стали, подвергают закалке с отпуском.
В любом случае прочность материала замка не должна уступать прочности материала трубы.
Рис. 4. 1 – замковая муфта; 2 – замковая резьба типа ЗС; 3 – внутренний упорный уступ; 4 – коническая трапецеидальная резьба типа ТТ; 5 – внутренняя кольцевая выточка; 6 – высаженный конец трубы; 7 – гладкая часть трубы; 8 – замковый ниппель; 9 – конический стабилизирующий поясок.
Практика эксплуатации бурильных труб, муфт и замков рассмотренных конструкций показала, что резьбовые соединения имеют недостаточную усталостную прочность и герметичность. Для упрочнения и герметизации этого узла разработаны трубы со стабилизирующими поясками с высадкой внутрь типа ВК и высадкой наружу типа НК с замками к ним соответственно типов ЗШК и ЗУК.
Отличительной особенностью труб и замков данной конструкции является наличие наружного конического стабилизирующего пояска непосредственно за резьбовой частью трубы, внутренних упорных уступов и внутренних кольцевых выточек в деталях замка и применение конической трапецеидальной резьбы типа ТТ.
Краткая информация по билету:
Трубы бурильные ведущие служат для передачи вращения от ротора к бурильной колонне. Бурильные трубы обычно имеют квадратное или шестигранное сечение. Они выполняются в двух вариантах: сборными и цельными. Трубы бурильные с высаженными концами бывают с высаженными наружу и внутрь. Бурильные трубы с приваренными соединительными концами изготавливают двух типов: ТБПВ – с приваренными соединительными концами по высаженной наружу части и ТБП – с приваренными соединительными концами по не высаженной наружу части. Бурильные трубы с блокирующими поясками ТББ отличаются от стандартных труб с высаженными внутрь концами наличием блокирующих поясков на концах трубы, цилиндрической резьбы с шагом 4 мм, упорного соединения трубы с замком, тугого сопряжения с замком. Бурильные трубы со стабилизирующими поясками отличаются от стандартных труб наличием гладких участков трубы непосредственно за навинченными ниппелем и муфтой замка и стабилизирующих уплотнительных поясков на замках, конической (1: 32) трапецеидальной резьбы с шагом 5, 08 мм с сопряжением по внутреннему диаметру
|
|
|
Вопрос 31. Конструктивные особенности и характеристика бурильных труб с соединительными концами.
Трубы бурильные ведущие служат для передачи вращения от ротора к бурильной колонне. Они изготавливаются двух типов: тип К – квадратного сечения, тип Ш – шестигранного сечения. Ведущие бурильные трубы термообработаны по всей длине.
Бурильные трубы по материалу подразделяются на стальные и легкосплавные бурильные трубы.
Стальные бурильные трубы изготавливаются следующих конструкций:
- с высаженными внутрь и наружу концами (тип В и Н соответственно) и навинченными замками на трубной конической резьбе треугольного профиля.
- с высаженными внутрь и наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (тип ВК и НК соответственно) и навинченными замками по трубной конической резьбе трапецеидального профиля.
- с комбинированной высадкой концов (внутрь и наружу), внутренней и наружной высадкой (типы ПК, ПВ и ПН соответственно) и приваренными по высадке замками.
Трубы бурильные алюминиевые (ЛБТ):
- с внутренними концевыми утолщениями (тип ТБ);
- с наружными концевыми утолщениями (тип ТБН);
- с внутренними концевыми утолщениями и протекторным утолщением (тип ТБУП);
- с наружными утолщениями в середине, на концах трубы и спиральным оребрением (тип ТБУ);
- без замковой конструкции (тип АБТбзк) с внутренними утолщениями.
|
|
|
