Конструкція свердловини та бурильної колони

Основні технічні дані ведучих труб, що виготовляються згідно ТУ.

Ведучі труби виготовляють із сталі груп міцності Д і К, перевідники -- із сталі марки 40ХН (ГОСТ 4543--71) або із сталі марки 45 (ГОСТ 1050--74).

Крім вказаних застосовуються ведучі труби із стороною квадрата 65 і 80 мм, що мають висаджені кінці, на яких нарізаються внутрішнє конічне ліве і праве різьблення для перевідників до вертлюга і бурильної труби. Ведучі труби цієї конструкції, звані двохрозтрубними, виготовляють шляхом витяжки (редукування) з круглої товстостінної труби і відрізняються тим, що мають квадратний прохідний перетин.

Ведучі труби типу ТГВКП діаметрами 112, 140 і 155 мм мають конічні стабілізуючі поясочки і перевідники на трапецеїдальному різьбленні (ТУ 39-01-04-392--78), виготовляються з гарячекатаної термообробленої труби . Труби типу ТВКП вигідно відрізняються від труб з висадженими кінцями технологією виготовлення і втомною міцністю різьбових з'єднань.

БУРИЛЬНІ ТРУБИ

Бурильна труба є безшовним виробом кіль-цевого перетину, отрима-ним плющенням. Між собою труби з'єднуються за допомогою бурильних замків, що складаються з ніпеля і муфти, які приєднуються до кінців бурильної труби за допомогою різьблення або зварки. Вільні кінці ніпеля і муфти бурильних замків забезпечені крупним конічним різьбленням, завдяки якому скорочується тривалість збірки і розбирання бурильної колони при спуско - підйомних операціях.

Для попереднього з'єднання коротких труб використовуються сполучні муфти.

Особливість бурильних труб -- наявність висаджених кінців. Унаслідок висадки збільшується поперечний перетин кінцевих ділянок, що дозволяє ослабити вплив різьблення, концентрації напруги, що є джерелом, на втомну міцність бурильної труби.

Бурильні труби виготовляють по ГОСТ 631--75, в якому регламентовані їх сортамент, технічні вимоги, правила приймання, методи випробування і маркіровка їх. Згідно ГОСТ 631--75, бурильні труби виготовляють чотирьох типів:

1-з висадженими всередину кінцями і муфтами до них;

2- з висадженими назовні кінцями і муфтами до них;

3-з висадженими всередину кінцями і конічними стабілізуючими поясочками;

4-з висадженими назовні кінцями і конічними стабілізуючими поясочками.

Мал 3

Труби 3-го і 4-го типів володіють підвищеною міцністю і герметичністю, яку забезпечують внутрішні упорні торці, конічний стабілізуючий поясочок ущільнювача і гладка ділянка труби за різьбленням, що сприймають знакозмінні навантаження, що вигинають.

Висаджені кінці труб 3-го і 4-го типів на 15 % довше за труби 1-го і 2-го типів. Довжина труби визначається відстанню між її торцями, а за наявності муфти, що нагвинчує, -- відстанню від вільного торця муфти до останньої риски різьблення протилежного кінця труби.

Бурильні труби умовним діаметром від 60 до 102 мм виготовляють завдовжки 6; 8 і 11,5 м, умовним діаметром від 114 до 168 мм -- завдовжки 11,5 м. У партії допускається до 25 % труб завдовжки 8 м і до 8 % завдовжки 6 м. Товщина стінки труби змінюється за рахунок її внутрішнього діаметру, що дозволяє обмежити номенклатуру ключів і інструменту для захоплення і утримання труб. По граничних відхиленнях розмірів бурильні труби 1-го і 2-го типів підрозділяються на труби звичайної і підвищеної точності виготовлення. Умовне позначення бурильних труб включає вид висадки (У -- тип 1 і Н -- тип 2); точність виготовлення.

Мал. 4 - Заміси для бурильних труб: 1 -- ніпель; 2 -- муфта.

П -- підвищена точність виготовлення; букву Д -- для труб типів 3 і 4; умовний діаметр труби; товщину стінки; групу міцності; позначення стандарту. Наприклад, бурильна труба 1-го типу підвищеної точності виготовлення, умовним діаметром 114 мм, з товщиною стінки 9 мм, із сталі групи міцності Д: труба ВП-114 X 9-Д ГОСТ 631--75.

Бурильні труби з привареними сполучними кінцями із зовнішньою висадкою ТБПВ.

Для бурильних труб з висадженими кінцями виготовляють замки трьох типів що відрізняються гідравлічними і міцностними характеристиками: ЗН -- замок з нормальним прохідним отвором; ЗШ -- замок з широким прохідним отвором; ЗУ -- замок із збільшеним прохідним отвором.

Найбільш поширені замки типу ЗШ. Замки ЗУ використовуються в бурильних трубах з висадженими назовні кінцями. Для бурильних труб 3-го і 4-го типів використовуються замки ЗШК, і ЗУК, що відрізняються від ЗШ і ЗУ конічним розточуванням з боку різьблення для з'єднання ніпеля і муфти замку з бурильною трубою. Замки кріплять на бурильних трубах гарячим способом (нагріваючи до 400--450 °С) з натягом по різьбленню і стабілізуючому поясочку.

З інших різновидів найбільш перспективні бурильні труби ТБПВ з привареними сполучними кінцями. На відміну від труб, що випус-каються по ГОСТ 631--75, замки з цими трубами з'єднуються контактною зваркою. Труби з привареними кінцями володіють сприятливішою гідравлічною характеристикою. Міцність зварного шва після нормалізації і обкатки роликами досягає міцності тіла труби. Зсув осі сполучних кінців щодо осі труби не повинно перевищувати 0,75 мм, а перекіс осей -- не більше 3,5 мм на 1 м. не на різьбленні.

Труби ТБПВ виготовляють по нормалі Н504--60, згідно якої номінальна довжина труб Ь=12,4 і 13,5 м; діаметр труб В - 73; 89; 114; 127 і 146 мм. Виробництво бурильних труб діаметром 114 і 127 мм з привареними кінцями освоєно Азербайджанським трубопрокатним і Нікопольським південнотрубним заводами. Легкосплавні бурильні труби мають висаджені всередину кінці і полегшені сталеві замки. Відомі беззамкові легкосплавні бурильні труби, на потовщених кінцях яких нарізається замкове різьблення.

У зарубіжній практиці для підвищення корозійної міцності і зменшення гідравлічних опорів на внутрішню поверхню бурильних труб наносять пластмасове покриття товщиною 0,125 мм.

БУРИЛЬНІ ТРУБИ ОБВАЖЕННІ

Бурильні труби (УБТ), обважують, є гарячекатані товстостінні труби кільцевого перетину (мал. 7). Відомі конструкції бурильних труб квадратного перетину обваженні, а також з подовжніми або спіральними канавками на зовнішній поверхні.

Бурильні труби, обваженні, по ТУ 14-3-164--73 виготовляють двох типів: гладкі по всій довжині і з конусною проточкою, що полегшує захоплення і утримання труби. Достатня товщина стінок дозволяє нарізувати на кінцях труби крупне конічне різьблення по подібності сполучного різьблення бурильних замків. Наддолотні УБТ на відміну від інших мають на обох кінцях внутрішнє різьблення (мал. 5, б, г).

Мал. 5 - Бурильні труби обважнені: а -- проміжна; б -- наддолотна; зоміжна з проточкою; г -- наддолотна з проточкою.

В процесі буріння УБТ піддаються обертанню із знакозмінним вигином. Найбільша напруга виникає в різьбовому з'єднанні, що володіє меншою жорсткістю, чим тіло труби. Концентрація напруги в западинах різьблення знижує втомну міцність УБТ. Розвантажуючі зарізбленні канавки і обкатка роликом западин різьблення і поверхні канавок сприяють підвищенню втомної міцності УБТ.

У бурінні широко застосовуються збалансовані бурильні труби УБТС, обваженні, отвір і зовнішню поверхню яких механічно обробляють, що забезпечує прямолінійність отвору і збіг його осі з віссю бурильної труби. Завдяки цьому знижується биття при обертанні, а отже, зменшується рівень динамічних навантажень і підвищується запас міцності труб. Бурильні труби УБТС, обваженні, виготовляють по ТУ 39-076--74.

ЕКСПЛУАТАЦІЯ БУРИЛЬНИХ ТРУБ

Бурильна колона працює в складних, важких умовах і її станом багато в чому визначається ефективність використання робочого часу впродовж кожного рейса. Стан бурильної колони і надійність її роботи залежать від дотримання правші її експлуатації. Вони регламентовані інструкціями і "Правилами безпеки в нафтовій і газовій промисловості". Основні вимоги по раціональному використанню бурильних труб і УБТ зводяться до наступного: дотримання рекомендованих співвідношень між номінальним діаметром бурильних труб, УБТ і діаметром стовбура свердловини; використання комплекту УБТ завдовжки, достатньою для створення навантаження на долото тільки за рахунок ваги УБТ і розвантаження бурильних труб від подовжніх стискаючих зусиль; використання спіральних і квадратних УБТ у разі підвищених вимог до стабілізації низу бурильної колони; дотримання умов, що дозволяють уникнути частот обертання, які можуть приводити до резонансного посилення коливальних процесів в бурильній колоні; систематичний контроль зносу бурильних труб і замків до них, УБТ і перевідників і їх різьбових кінців; облік роботи бурильних труб і своєчасне заповнення паспортів на комплекти труб; своєчасне вибраковування бурильних труб, що мають надмірний знос або неприпустиму стрілу прогинання.

Під час контролю бурильні труби необхідно опресовувати і перевіряти методами дефектоскопії і товщинометрії згідно інструкції, що діє, і в терміни, встановлені для даного району.

Правилами експлуатації передбачається раціональне використан-ня бурильної колони, зокрема бурильних труб, при її безвідмовній роботі.

Велике значення для надійної роботи бурильної колони має дотримання правил докріплення замкових різьбових з'єднань при спуску колони в свердловину. Початкове зусилля затягування різьбового з'єднання дозволяє уникнути появи зазорів між сполученими елементами замку під дією навантажень і змінної напруги в підставі конуса ніпеля замку. Різьбове з'єднання затягують, докріпляючи різьблення машинними ключами при регламентованому моменті, що крутить.

При виконанні спуско - піднімальних операцій необхідно контролювати стан різьблення і періодично її змащувати.

В процесі роботи в свердловині бурильні труби зношуються, внаслідок чого товщина їх стінок зменшується. Знос може бути рівномірним по всьому периметру труби або одностороннім. Бурильні труби залежно від зносу переводяться в II і НІ класи. Труби III класу рекомендується використовувати в свердловинах завглибшки до 2500 м. Товщину стінки труби контролюють за допомогою спеціальних приладів - товщиномірів.

При огляді різьбових з'єднань потрібно звертати увагу на появу задирів різьблення (особливо після перших двох рейсів з новими замками), на знос різьблення і появу слідів проживу.

Об'єктом постійної перевірки повинна бути прямолінійність труб. Як показує практика, викривлені бурильні труби зазвичай піддаються інтенсивнішому зносу і є одній з причин викривлення свердловин. Кривизну бурильних труб оцінюють по величині стріли прогинання. Стріла прогинання в середній третині труби не повинна перевищувати 1:2000 довжин труби, на кінцевих ділянках труби прогинання не повинне бути більше 1,3 мм на 1 м довжини, а для УБТ -1 мм на 1 м довжини.

Після завершення бурових робіт на свердловині всі бурильні труби проходять усесторонній контроль. Непридатні до подальшого використання труби вибраковуються.

Ретельний систематичний контроль стану бурильних труб і своєчасне вибраковування непридатних необхідна умова правильної експлуатації бурильної колони, що дозволяє значно скоротити випадки поломки бурильної колони в свердловині.

Розділ 3. ОХОРОНА ПРАЦІ

3.1 Охорона праці та техніка безпеки при роботі з трубами

При підйомі інструменту слід спостерігати за свідченнями індикатора ваги. У разі появи затягувань не допускається ходіння інструменту при навантаженнях, що перевищують максимально допустиме навантаження на вежу і талеву систему.

При спуску бурильної колони допоміжне гальмо лебідки (гідродинамічний або іншого типу) повинне включатися в роботу після досягнення ваги колони, вказаної в характеристиці бурової установки. Робота без допоміжного гальма при цьому забороняється. Включення і виключення кулачкової муфти допоміжного гальма бурової лебідки на ходу забороняються.

Під час підйому бурильного інструменту зовнішню поверхню труб необхідно очищати від промивального розчину і оглядати. Бурова установка повинна бути оснащена пристосуванням для очищення труб.

Поверхня ротора і підлогу бурової вежі при спуско-підйомних операціях необхідно систематично очищати.

Запобіжні гумові кільця повинні надягати на бурильні труби за допомогою спеціального пристосування.

Для розкріплювання різьбових з'єднань труб на буровій установці повинен встановлюватися пневмораскрепитель.

Робота пневморозкліплювачем без поворотного направляючого ролика її допускається.

Тяговий канат повинен кріпитися до штока пневмо-раскрепителя канатною втулкою, заплеткою або трьома затисками. Кріплення вузлом забороняється.

Замкові з'єднання бурильних свічок повинні розкріплюватися механізованими буровими ключами або машинними ключами із застосуванням пневморозкріплювача. Розкріплювання бурового інструменту шляхом відбиття ротором забороняється.

Для того, що нагвинчує і відгвинчування доліт повинні застосовуватися спеціальні пристосування, виготовлені у вигляді вкладиша в ротор. Долото, що нагвинчує, повинне кріпитися машинним ключем при застопореному роторі.

Кріпити і розкріплювати долота за допомогою ротора забороняється. При підтяганні доліт слід застосовувати ковпачки.

Забороняється працювати несправними машинними ключами, а також ключами, розмір яких не відповідає діаметру бурильних або обсадних труб.

Підвісний буровий ключ повинен мати страховий канат. Страхові канати повинні бути надійно прикріплені, відповідно до вимог п. 1.12.2 сьогоденню Правив так, щоб виключалася залишкова деформація місць кріплення.

Страховий канат повинен бути довше натяжного (робочого) на 15--20 см і кріпитися окремо від нього.

При переміщенні підвісного бурового ключа до центру свердловини його слід притримувати руками.

Забороняється згвинчувати і розгвинчувати бурильні і обсадні труби прядивним або сталевим канатом, за допомогою котушки бурової лебідки без застосування кругового ключа або канатотримача.

Забороняється застосовувати ланцюгові ключі для розгвинчування і згвинчення труб за допомогою котушки бурової лебідки.

Забороняється знаходитися в радіусі дії підвісного бурового ключа і поблизу його натяжного каната при згвинчені і розгвинчуванні бурильних або обсадних труб.

При посадці бурового інструменту, а також колони обсадних труб на ротор, підводі і відведенні механізованих бурових ключів люди не повинні знаходитися на роторі і в зоні дії ключів.

Забороняється провертати стіл ротора, а також проводити підйом бурового інструменту до введення обидва штропів в проушини елеватора і їх страховки шпильками або іншими пристосуваннями.

Завантажувально - розвантажувальні роботи а також переміщення труб і інструменту на приймальному мосту бурової установки повинні проводитися вантажопідйомними пристроями або іншими механізмами, що забезпечують безпечне виробництво цих робіт.

Для захоплення що підтягаються в бурову бурильних і обсадних труб, а також іншої тяжкості повинні застосовуватися дворогі крюки або крюки із запобіжною клямкою, виготовлені відповідно до затвердженої нормалі.

Забороняється подавати руками бурильні свічки зі свічника до гирла свердловини і назад. За відсутності механізму для установки бурильних свічок на свічник і переміщення їх до ротора вказані операції повинні проводитися за допомогою відвідного гачка.

Робоча труба (квадрат), від'єднана від колони бурильних труб, повинна встановлюватися в шурф.

Верхня частина шурфової труби повинна підноситися над рівнем підлоги бурової на 50--80 см.

Переміщення робочої труби, що витягує з шурфу, до гирла свердловини повинне бути плавним, а затягування її в шурф -- механізовано. Забороняється затягувати робочу трубу в шурф за допомогою шпилястої котушки і уручну.

Забороняється користуватися переверненим елеватором при нарощуванні інструменту без спеціального пристрою, що запобігає можливості самовідкривання замку елеватора.

Гачки, що знаходяться на помостах, і інші пристосування для заводу і установки свічок за палець повинні прив'язуватися прядивним або оцинкованим канатом до елементів вежі.

Забороняється залишати на помостах предмети не прив'язаними.

Забороняється підводити бурові ключі до бурильної колони до остаточної посадки її на клини або елеватор і до установки свічки (труби) в муфту замку.

При підйомі зі свердловини бурильних труб до установки їх на клини або елеватор забороняється висувати захоплення МСП до центру свердловини.

Забороняється залишати механізм захоплення свічок у висунутому положенні.

При перервах спуско - підйомних операцій або промивці і підігріві парою окремих механізмів установки АСП повинна бути зняте напруга з пульта управління і із станції управління АСП.

Під час переміщення бурильної свічки від ротора до місця її установки на свічник АУС і назад забороняється знаходитися робочим на шляху руху свічки.

Направляючий канат при автоматичній установці бурильних свічок на свічник винен переводитися на наступний осередок свічника до того, як крюк - скидач буде підведений до кінця відгвинченої (черговий) свічки.

Перед кожним підйомом бурильного інструменту слід перевірити справність упору і крюка - скидача.

У буровій установці, обладнаній механізмом АУС, вихід до жолобної системи повинен знаходитися в стороні від упору.

Конструкція клинового захоплення повинна забезпечувати надійне захоплення бурильних труб. Педаль управління клиновим захопленням повинна закриватися міцним кожухом, що відкритим тільки з фронту обслуговування і виключає можливість випадкової дії на неї.

Щоб уникнути випадкового включення кранів пульта АКБ на пневмолінії повинен бути встановлений клапан - відсікач.

Після закінчення спуско - підйомних операцій і при вимушених зупинках необхідно перекрити головний кран повітряної лінії і випустити повітря з лінії пневматичного бурового ключа, а ручки управління ключем зафіксувати в нейтральному положенні.

Систематично перевіряти справність головного крана і фіксуючих пристроїв кранів управління.

Якщо автоматичний буровою пневмоключ не відведений в нейтральне положення, під'їм або спуск чергової бурильної свічки забороняється.

БУРІННЯ СВЕРДЛОВИН

Буріння шурфу під робочу трубу (квадрат) турбобуром або електробуром допускається тільки за допомогою пристосування, що забезпечує безпечне ведення цієї роботи.

У разі аварійного відключення висвітлення роботи на буровій в нічний час повинні бути припинені і прийняті заходи по запобіганню прихвату інструменту.

КРІПЛЕННЯ СВЕРДЛОВИН

Перед спуском колони обсадних труб в свердловину буровий майстер і механік повинні перевірити справність всієї бурової установки, талевой системи і інструменту, призначених для виконання операції по спуску колони.

Виявлені несправності повинні бути усунені до початку спуску обсадної колони.

Спуск в свердловину обсадної колони вирішується тільки за наявності у бурового майстра затвердженого плану проведення цієї роботи.

Забороняється робочим знаходитися у нижнього кінця обсадної труби, що піднімається для того, що нагвинчує.

До початку робіт по цементуванню свердловини біля бурової установки повинен бути підготовлена майданчик для цементувальних агрегатів, цементозмішувальних машин і іншого необхідного устаткування.

При цементуванні свердловин, розташованих на затоплених ділянках, установка цементувального устаткування вирішується на баржах або судах кранів відповідної вантажопідйомності. Баржі при цьому повинні кріпитися не менше чим двома якорями.

Цементувальна головка до установки її на колону повинна бути спресована тиском, в півтора рази що перевищує найбільший розрахунковий тиск для цементування свердловин, але не більш пробного тиску, вказаного в паспорті.

Трубопроводи від цементувального агрегату до цементувальної головки і трубопроводи, по яких повинен закачуватися цементний розчин в свердловину, слід опресувати на півторакратнии найбільший робочий тиск, очікуваний в процесі цементування свердловин.

Запобіжний клапан цементувального агрегату повинен спрацьовувати при перевищенні номінального тиску не менше чим на 3,5%.

Свердловину дозволяється цементувати тільки за наявності перевірених запобіжних клапанів і манометрів на агрегатах, а також манометра на цементувальній головці.

Цементування свердловин повинне проводитися в денний час. При вимушеному цементуванні свердловини у вечірній і нічний час майданчик для установки агрегатів повинен мати освітленість не менше 25 лк. Крім того, кожен цементувальний агрегат повинен мати індивідуальне освітлення.

Під час цементування свердловини забороняється ремонтувати агрегати, цементувальну головку і трубопроводи, що знаходяться під тиском.

В цілях безпеки обслуговування агрегатів і можливості від'їзду якого-небудь з них убік, у разі потреби слід дотримувати наступні відстані:

а) від гирла свердловини до блок маніфольдів -- не менше 10 м;

б) від блок маніфольдів до агрегатів -- не менше 5-10 м;

в) між цементувальними агрегатами і цементозмішуваними машинами -- не менше 1,5 м.

Забороняється починати цементування обсадних колон за наявності нафтогазоводопроявлень в свердловині.

Ремонт шнеків і інших елементів цементозмішувального агрегату, що обертаються, а також очищення його коробки змішувача повинні проводитися при зупиненому двигуні; забороняється в цей час знаходитися в кабіні водієві і кому-небудь з обслуговуючого персоналу.

На закінченій бурінням свердловині висота верхнього зрізу експлуатаційної колони повинна бути визначена виходячи з місцевих умов і за узгодженням з органами Держміськтехнагляду і підприємствами, що експлуатують ці родовища.

Зусилля натягнення нерухомого кінця каната, зігнутого між середнім і крайніми роликами датчика-трансформатора, перетвориться у відповідну величину тиску, що виникає в камері датчика і передаваного по трубці реєстраторові і покажчикам. Гідравлічна система індикатора заповнюється спирто - глицериновой сумішшю за допомогою ручного насоса 5 через вентиль 6. Прилад ГИВ-6 комплектується трьома різними трансформаторами тиску.

При монтажі індикатора ваги необхідно уникати перегинів трубок гідравлічної системи; всі його частини слід встановлювати приблизно на одному рівні. Перед монтажем трансформатора тиску підйомний крюк звільняють від інструменту і встановлюють на відстані 1--2 м від ротора. Потім демонтують верхній ролик трансформатора, заводять талевий канат в кронштейн і ставлять ролик на місце. Аналогічно поступають з нижнім роликом.

Первинний тиск в гідросистемі індикатора ваги при ненавантаженій талевій системі повинен відповідати 10 діленням манометра. Після монтажу трансформатора тиск від зусилля на нерухомому кінці талевого каната буде дещо більше 10 ділень по манометру. Щоб понизити його до 10 ділень, необхідно випускати з ніпеля трансформатора деяку кількість рідини до тих пір, поки стрілка показуючого манометра не встановиться на 10-м діленні, яке буде відповідати зусиллю на нерухомому кінці талевого каната від ваги талевого блоку, крюка і вертлюга. Після цього стрілку самописного манометра встановлюють на 10-е ділення поворотом її в місці кріплення.

Перевірка правильності установки досягається двух- і триразовим підйомом і спуском підйомного крюка на висоту 10-- 15 м від столу ротора. У разі відхилення стрілки в ту або іншу сторону слід підкачати в ніпель трансформатора або випустити з нього деяку кількість рідини. В процесі експлуатації індикатора ваги необхідно стежити за герметичністю його гідравлічної системи. Витік рідини з гідросистеми викликає значні погрішності в свідченнях індикатора ваги.

Періодично (по можливості кожну зміну) треба перевіряти положення стрілки на 10-м діленні. При частому зниженні тиску необхідно демонтувати трансформатор.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:

1. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению т. 1 М. Недра, 1985. 414 с.

2. Вадецкий О.В. Бурение нефтяных и газовых скважин. М, Недра, 1985.

3. Рабиа X. Технология бурения нефтяных скважин. М, Недра, 1989,413 с.

4. Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных скважин. М., Недра, 1988,360 с.

5. Технология бурения глубоких скважин Мавлютов М.Р., Алексеев Л.А., Вдовин К.И. и др. М., Недра, 1982, 282 с.

Страницы: 1, 2