Все про буровые трубы: виды, характеристики, особенности
Буровая труба — длинный пустотелый предмет, круглого или квадратного профиля различного диаметра, предназначенные для обустройства буровой колонны.
Трубы для буровых установок, являются многофункциональным устройством и кроме вышеназванной функции выполняют следующие виды операций:
- Разрушение скальной породы и грунта.
- Опускание и подъема грунта разрушающей насадки (бура).
- Подведение к месту бурения (к точке соприкосновения буровой насадки и грунта) специальных буровых промывочных составов или сжатого воздуха (в зависимости от типа бурения).
- Передача вращательного момента, поступающего на трубу от забойного двигателя через ротор, непосредственно к буровой насадке.
- Создание, укрепление и поддержание осевой по горизонтали нагрузки, для обеспечения правильной работы бурильного оборудования.
- Откачка (забор) из скважины воды (нефти, газа).
Также для усиления внутренних стенок скважины, с целью предотвращения завалов, используются — буровые обсадные трубы.
Техническое устройство буровой трубы
Конструкция бурильной трубы состоит из трех основных деталей:
- тела трубы,
- концевого замкового ниппеля,
- концевой замковой муфты.
Названные замковые детали присоединяются посредством сварки или резьбы на противоположных ее концах. И служат для последовательного соединения отдельных труб в единую систему, в так называемую буровую свечу.
Надежность трубного соединения обеспечивает, внутренняя резьба на ниппеле и внешняя на замковой муфте. Применяются буровые и обсадные трубы не только для промышленной добычи нефти и газа на крупных месторождениях, но и в геологоразведке, народном хозяйстве (бурение и подъем воды из артезианских скважин). Для обустройства автономного водного обеспечения дачных (загородных) участков через, опять же бурение скважин.
Отвлеченная от основной темы информация. С наступающего нового года, бурение скважин на личных земельных участках граждан, ранее бывшее бесплатным. Облагается налогом и является преследуемым по принятому закону, преступлением. Все, как уже существующие, так и новые скважины, подлежат обязательному государственному лицензированию.
Классификация бурильных (обсадных) труб для буровой установки
Являясь одним из основных составных элементов буровой установки, представляющей собой сложный технический и технологический комплекс, буровые трубы (в дальнейшем БТ) классифицируются по следующим группам:
Обычные БТ, изготовленные из стали по государственным стандартам (ГОСТ) или алюминиевых сплавов. Данный тип труб имеет круглое сечение с толщиной стенок от 7.5 (минимальное значение) до 11 миллиметров. Соединение отдельных фрагментов труб в свечу, производиться через бурильный замок с крупной резьбовой нарезкой по конусу. Для увеличения надежности и прочности соединений, концы БТ имеют утолщения.
Ведущие буровые трубы. Верхняя часть буровой колонны. Передающая вращательный момент от двигателя через специальную систему деталей и механизмов, всю буровую штангу и не посредственно к бурильной насадке. При многогранном сечении трубы толщина ее стенок изменяется от 23.5 мм до 89.5 миллиметров. Окончания ведущей БТ утолщены комбинированными, либо внутренними (наружными) — высадками.
Бурильные трубы утяжеленные. Нижняя часть бурильной колонны круглого или квадратного профильного сечения. С толщиной стенок от 16 до более 50 мм. Увеличивает жесткость сдавленных частей буровой колоны и передает необходимую для разрушения встречной породы нагрузку на бур.
Вес обсадных и буровых труб
Вес труб для буровой установки зависит от нескольких определяющих ее типоразмер параметров и дополнительных элементов в виде высадок. А именно:
- группы у которой относиться труба данного вида (обычная, утяжеленная, ведущая),
- материала ее изготовления,
- наружного диаметра буровых труб,
- толщины стенок,
Более подробную информацию о весе буровых труб каждого вида, а также марках стали и алюминиевых сплавов из которых они изготавливаются можно найти в специальных справочниках ГОСТа.
Требования, предъявляемые ГОСТ к бурильным обсадным трубам и штангам
Государственный стандарт, это свод нормативов и требований предъявляемый ко всем строительным материалам, промышленному оборудованию и инструментам для всех направлений производства.
Буровые трубы для скважины имеют несколько качественных стандартов по материалам изготовления и назначению.
Общие нормативные требования для обсадных и буровых труб для бурильных установок, выглядят следующим образом:
- Качество БТ в обязательном порядке должно соответствовать определенным для таких изделий прочности и надежности.
- Долговечным и стойким к длительным механическим нагрузкам.
- Устойчивым к воздействию агрессивных химических реакций и коррозии металлов.
- Резким сменам (перепадам) температур.
Также особое внимание уделяется нормам закалки замковых соединений для буровых труб. И резьбовым соединениям.Главным стандартом для резьбы, является ее выполнение по форме конуса. По сравнению с цилиндрической резьбой, такой вид нарезки обладает такими достоинствами, как более высокий уровень герметичности соединения.
При закручивании задействовано меньшее количество витков (оборотов), что увеличивает прочность и надежность соединения, которое в свою очередь, увеличивает скорость процесса буровых работ.
Также при этом достигается минимально возможный износ замковых ниппелей и муфт.
Исключается возможность неправильного соединения (перекосов) при закручивании.
Бурильные трубы: их виды, характеристики и применение в скважинах различного назначения
Трубы для бурения входят в состав бурильных установок. Они выполняют роль связующего звена между режущим инструментом (долотом) и бурильной аппаратурой. Эти детали нужны для спуска в скважину, образования нужного вращения и нагрузки, а также подъёма рабочих инструментов со дна скважины на поверхность. Помимо этого, они осуществляют подачу бурильного раствора, который выполняет функцию охлаждения режущего элемента. Скважины, которые бурят с помощью бурильного оборудования, классифицируются по продуктам добывания (нефть газ, вода и прочее).
Для бурения скважин применяются особый тип труб с высокими прочностными характеристиками
Особенности бурильных труб
Технология производства бурильных труб подразумевает отсутствие соединительных швов. Соединение таких изделий производится с помощью замков, которые имеют специальную резьбу. В случае, если они входят в состав колонной конструкции, их объединение между собой выполняется с помощью специальных ниппелей. Производство бурильных деталей регламентируется необходимыми государственными нормами и стандартами. Изделия могут быть с квадратным или круглым сечением.
По материалу изготовления бурильные трубы бывают двух типов.
Стальные бурильные трубы. Самый распространённый вид. Труба СБТ может обладать диаметром от 34 до 168 мм. Чаще всего в бурильных работах используются детали с диаметром 60 мм. С помощью их осуществляется так называемое колонковое бурение, при котором долото вращается очень быстро, и разрушение породы происходит по кольцу, а не по всей площади забоя. Трубы стальные бурильные (СБТ) отличаются повышенной надёжностью. Они могут использоваться при добыче алмазов.
Лёгкие сплавы. Детали из лёгких сплавов имеют некоторые особенности в строении (например, утолщённые концы и круглое сечение). Бурильные легкосплавные трубы имеют толщину стенки от 9 до 17 мм.
Важно! В производстве бурильного оборудования используется метод прессовки. Материал, который подвергается прессовке, должен быть предварительно обработан термическим путём для повышения своих технических характеристик. Стыковка таких деталей производится с помощью замков. Замки имеют более лёгкую конструкцию.
Чтобы повысить показатели прочности, используют метод, с помощью которого концы детали утолщаются. К оконцовке трубы путём сварки присоединяют специальную муфту и замковый ниппель. На производстве такого рода требуется повышенный контроль, соблюдаются все требования и нормы безопасности. Повышенная система мониторинга качества является гарантией того, что оборудование будет выполнено качественно и прослужит долгое время.
Бурильные трубы из стали — самый распространенный вид подобных изделий
Одной из самых важных характеристик, которой должны обладать трубы бурильного типа, — это устойчивость к коррозии. Эта характеристика обусловлена особенностями применения данных деталей. Нужных антикоррозийных показателей добиваются путём нанесения на поверхность заготовки защитного слоя, который может быть представлен бесцветным лаком или другим веществом. Защита резьбы и соединительных деталей труб осуществляется с помощью специальной антикоррозийной смазки.
Виды и характеристики бурильных труб
Бурильные изделия разделяют по типу конструкции на:
- Цельные. При производстве таких изделий используется монолитная заготовка с утолщениями на концах. Такие элементы подвергаются сначала термическому закаливанию, а затем обрабатываются механическим путём.
- Сборные. В отличие от цельных деталей, в производстве сборных применяют горячекатаную заготовку. На таких деталях есть специальные приспособления, которые с помощью завинчивания крепят на концах труб.
Помимо этого трубы классифицируются по материалу, который лежит в основе их производства. Как было сказано выше, такими материалами могут выступать сталь (для производства бурильных труб сбт) или лёгкие сплавы, из которых делают, соответственно, легкосплавные изделия.
У разных производителей бурильные приспособления могут отличаться по ряду признаков, но в большинстве случаев их подразделяют на три основных типа: обычные, утяжелённые и ведущие.
Обычные бурильные трубы имеют тонкие стенки и применяются для бурения в нетвердых типах грунта
Обычные
При изготовлении деталей обычного типа используются только алюминиевые сплавы и составы из стали. Главным отличием этого вида можно назвать наличие круглого сечения в поперечном направлении. Они являются тонкостенными (толщина стенки колеблется от 4.75 до 11 мм). Для их стыковки между собой используют специализированные замки, которые оснащены резьбой конического типа. Труба легкосплавная буровая (относящаяся к этому типу) обычно подвергается специальной процедуре для увеличения прочностных характеристик. Их концы принято утолщать, что помогает им более качественно и длительно функционировать.
Утяжеленные бурильные трубы
Производятся в основном из стали и обладают круглым сечением. Начальный материал представлен поковкой, которую для усиления качественных характеристик подвергают механической или же термообработке. Такие детали осуществляют необходимую для усиления бурения нагрузку на инструмент. Помимо этого, конструкция из такого вида изделий обладает повышенной прочностью.
В случае, если форма скважины при бурении искривляется, применяются утяжелённые бурильные трубы с квадратной разновидностью сечения. Если такая деталь является ведущей, её монтируют сверху колонны. Утяжелённые изделия могут обладать помимо обычных типов сечения ещё и шестигранным.
Толщина стенок у утяжелённого типа изделий варьирует от 16 до 50 мм. Их объединение в бурильную конструкцию происходит с помощью обычной резьбы. Каждая такая деталь имеет специальный маркер «УБТ». Как правило, их используют в обычных условиях. Глубина, на которой они могут осуществлять работу, колеблется от 2000 до 2500 м. Диаметр наружный такой трубы может быть от 79 до 279 мм.
Тяжелые трубы отличаются большой толщиной стенки и соединяются при помощи резьбы
Помимо этого, эти изделия переносят большую часть нагрузки (из-за того, что помещаются вверху всей конструкции). Для того, чтобы выдерживать её, такая буровая труба производится с уменьшенными размерами – она более короткая, нежели прочие типы.
Ведущие
Имеют многогранное сечение. Очень часто их размещают в верхней части колонны (оттуда и название). Отличительная черта этих изделий заключается в том, что они обладают четырёхгранными, шестигранными и восьмигранными видами сечения. Этот вид труб не бывает укороченным, как утяжелённые бурильные трубы. Но, для того, чтобы выдерживать огромные нагрузки, их стенки утолщают. Процесс утолщения происходит при помощи различных типов высадки. Высадка может быть внутренней, наружной или комбинированной.
Важно! Существуют непостоянные, рассыпчатые типы горных пород. К ним относятся: гравий, песок, щебень. Проникновение сквозь такую почву влечёт за собой быстрый износ бурильного оборудования. Бурильные и обсадные изделия, осуществляя работу в таких условиях, гораздо быстрее выходят из строя. Помимо этого, неустойчивые грунты могут содержать повышенное количество металлов, а, соответственно, и высокий коэффициент жёсткости воды.
Другие типы бурильных труб
Помимо вышеперечисленных, встречаются и другие типы труб для бурения. Например, существует вид, в котором замки навинчиваются на деталь. Концы таких изделий могут выходить наружу или внутрь. Их длина колеблется от 6 до 11.5 м. Они всегда помечаются маркировкой «ТБВК», если высадка проходит внутрь, и «ТБНК» — при наружной.
Ещё одна разновидность труб, о которой стоит упомянуть — это детали с приваренными концами. Их используют при прохождении через сложные типы породы.
Разработка бурильных приспособлений не стоит на месте и в будущем наверняка будут придуманы новые типы труб, функциональные характеристики которых будут гораздо выше, чем у нынешних. На сегодняшний же день существующие типы бурильных труб имеют все необходимые свойства для эффективной работы в добывающей сфере.