Назначение и современные конструкции обсадных и колонковых труб

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Обсадные трубы предназначены для крепления (обсадки) буровых скважин, а также для изоляции продуктивных горизонтов при эксплуатации. Обсадные трубы собираются посредством резьбовых соединений в обсадные колонны. В геологоразведочном бурении обсадные трубы с использованием специальных технологий могут одновременно применяться в качестве бурильных.

Колонковая труба – стальная труба, применяемая при колонковом бурении и являющаяся частью колонкового снаряда (набора). Колонковая труба предназначена для приема и сохранения керна до его подъема, а также для выдерживания заданного направления скважины в процессе ее углубки. Верхний конец колонковой трубы ввинчивается в переходник для присоединения колонкового набора к бурильной колонне, а в нижний – кернорватель с буровой коронкой. Для повышения выхода керна применяют двойные колонковые трубы, в том числе с вращающейся и невращающейся внутренней трубой (см. двойные колонковые трубы и комплексы для бурения со съемным керноприемником).

Обсадные и колонковые трубы одинаковы по конструкции отличаются только по длине, выпускаются по ГОСТ 6238 безниппельного (труба в трубу) и ниппельного соединений. Причем последние получили преимущественное применение. Опыт эксплуатации в самых разнообразных геолого-технических условиях бурения показал недостаточную прочность и износостойкость этих труб, в особенности в резьбовых соединениях. Поэтому СКБ «Геотехника» в 2000 году разработало упрочненный вариант телескопа обсадных и колонковых труб, сохранив все значения их диаметров и параметров резьб, введя взамен труб безниппельного соединения, не получивших практического применения, трубы с приваренными резьбовыми концами (вариант П), резьбы которых унифицированы с резьбами труб ниппельного соединения (вариант НП), а толщины стенок существенно уменьшены. Верхний конец трубы имеет внутреннюю резьбу, нижний наружную по аналогии с бурильными трубами и, следовательно, колонна может собираться без использования ниппелей. Для присоединения к буровой коронке, в случае применения трубы в качестве колонковой, стандартом предусмотрена специальная муфта с двумя внутренними резьбами.

Основные параметры обсадных и колонковых труб

Размеры и масса труб и ниппелей типа П приведены на рис. 7.4 и в табл. 7.5.

Размеры и масса труб и ниппелей типа НП приведены на рис. 7.5 и в табл. 7.6.

Форма и параметры профиля резьбы (правой и левой) для обоих типов труб приведены на рис. 7.6 и в табл. 7.7.

Рис. 7.4. Трубы обсадные и колонковые типа П

1 – труба с приваренными резьбовыми соединениями; 2 – соединительная муфта

Таблица 7.5. Параметры обсадных и колонковых труб типа П

Обозначение размера трубы

Наружный диаметр трубы D

Наружный диаметр приварных концов и соедини-

тельной муфты D_i

Толщина стенки трубы S

Внутренний диаметр приварных концов и соединительной муфты d

Диаметр

Диаметр расточки под приварку d₃

_+0,5

Расстояние между упорными поверхностями приварных концов l

Длина резьбы с полным профилем l₁, не менее

Длина приварных концов L

Длина соединительной муфты L

Масса 1 м, кг

гладкой трубы

приварных концов

Соединительной муфты

расточки d₁

проточки d₂

ниппель

муфта

ниппеля

муфты

33,5х2,5

33,5

2,5

24,5

30,0

28,3

26,9

150

1,91

0,23

0,25

0,39

44х3,0

44,5

3,0

35,0

40,2

38,5

36,3

3,04

0,32

0,37

0,53

57х3,0

57,5

3,0

47,0

52,5

50,5

49,2

102

4,00

0,46

0,55

0,77

57х4,0

4,0

47,1

5,23

0,48

0,57

73х3,5

73,5

3,5

61,5

68,2

66,5

64,1

106

6,00

0,71

0,75

1,03

73х4,5

4,5

61,9

7,60

0,74

0,77

89х3,5

89,5

3,5

77,5

84,2

82,5

80,1

110

7,38

0,93

1,01

1,22

89х4,5

4,5

77,9

9,38

0,95

1,04

Примечание: трубы диаметром 33,5 и 44 мм поставляются длиной 1,0; 1,5; 3,0 м, диаметром 57 мм – 1,0; 1,5; 3,0; 4,5 м и диаметром 73 и 89 мм – 1,0; 1,5; 3,0; 4,5 и 6,0 м и могут использоваться в качестве обсадных, в том числе с вращением (диаметры 57; 73 и 89 мм) и колонковых труб (диаметры 33,5; 44; 57; 73 и 89 мм).

Рис. 7.5. Трубы обсадные и колонковые типа НП

1 – труба; 2 – ниппель

Таблица 7.6. Параметры обсадных и колонковых труб типа НП

Обозначе-ние размера трубы

Наружный диаметр трубы ниппеля D

Толщина стенки S

Внутренний диаметр ниппеля d

диаметр

Масса 1 м, кг

расточки D₁

проточки D₂

трубы

ниппеля

25х3

3,0

---

21,7

---

1,63

---

33,5х3

33,5

3,0

24,5

30,0

28,0

2,26

0,5

44х3,5

3,5

34,0

40,0

38,0

3,50

0,7

57х4

4,0

46,5

52,5

50,0

5,23

0,8

57х4,5

4,5

5,83

0,8

73х4

4,0

62,0

68,5

66,0

6,81

1,0

73х5

5,0

8,38

1,0

89х4,5

4,5

78,0

84,5

82,0

9,38

1,3

89х5

5,0

10,36

1,3

108х4,5

108

4,5

95,5

103,5

101,0

11,49

2,4

108х5

5,0

12,70

2,4

127х5

127

5,0

114,5

122,5

120,0

15,04

2,6

146х5

146

5,0

134,0

141,5

139,0

17,39

2,8

Примечание – длина под наружную резьбу l для труб диаметром 25-89 и 108-146 мм соответственно составляет 40 и 60 мм. Длина наружной резьбы с полным профилем l₁ для труб диаметром 25-89 и 108-145 мм соответственно составляет не менее 32 и не менее 52 мм. Длина внутренней резьбы с полным профилем l₂ для труб диаметром 25-89 и 108-146 мм соответственно составляет не менее 36 и не менее 54 мм. Длина ниппелей L всех диаметров составляет 170 мм. Допускается изготовление ниппелей с длиной резьбы с полным профилем, равной 30 мм для ниппелей диаметром 33,5; 44; 73 и 89 мм и равной 50 мм для ниппелей диаметром 108 мм.

Колонковые трубы диаметром 25; 33,5 мм поставляют длиной 1,0; 1,5 и 3,0 м, диаметром 44 мм – 1,0; 1,5; 3,0 и 4,5 м и диаметром 57; 73; 89 и 108 мм – 1,0; 1,5; 3,0; 4,5 и 6,0 м. Обсадные трубы диаметром 57; 73; 89; 108; 127 и 146 мм поставляют длиной 1,0; 1,5; 3,0; 4,5 и 6,0.

Форма и параметры профиля резьбы обсадных и колонковых труб приведены на рис. 7.8 и в табл. 7.7, а диаметры их для всех размеров труб – в табл. 7.8.

Рис. 7.6. Форма и параметры резьбы обсадных и колонковых труб

1 – внутренняя резьба; 2 – наружная резьба

Таблица 7.7. Параметры резьбы обсадных и колонковых труб

Наименование параметра	Значение параметра
Шаг Р, мм Угол наклона боковых сторон профиля Рабочая высота витка t, мм Ширина витка у вершины, мм: наружной резьбы m внутренней резьбы m₁ Наименьший зазор по ширине витка а, мм	4,000 5^* 0,750 1,922 1,934 0,012
Примечание – предельные отклонения ширины витка – минус 0,12 мм. Предельные отклонения ширины впадины – плюс 0,12 мм. Отклонения по шагу резьбы должны быть компенсированы соответствующим уменьшением толщины витка (увеличением ширины впадины) в пределах поля допуска. По вершинам резьбы допускается закругление кромок радиусом не более 0,2 мм, а по впадинам – закругление углов радиусом не более 0,1 мм.

Таблица 7.8. Диаметры резьб обсадных и колонковых труб (размеры в миллиметрах)

Номинальный диаметр трубы и ниппеля	Обозначение резьбы	Наружная резьба		Внутренняя резьба
Номинальный диаметр трубы и ниппеля	Обозначение резьбы	Наружный диаметр d₀, мм	Внутренний диаметр d_i, мм	Наружный диаметр d₀, мм	Внутренний диаметр d_i, мм
25,0 33,5 44,0 57,0 73,0 89,0 108,0 127,0 146,0	21,5х4 29,8х4 40х4 52х4 68х4 84х4 103х4 122х4 141х4	--- 29,8 40,0 52,0 68,0 84,0 103,0 122,0 141,0	--- 28,3 38,5 50,5 66,5 82,5 101,5 120,5 139,5	21,525 29,825 40,032 52,040 68,040 84,05- 103,050 122,060 141,060	20,0 28,3 38,5 50,5 66,5 82,5 101,5 120,5 139,5

Предельные моменты затяжки резьбовых соединений обсадных труб, при которых в опасном сечении резьбовых соединений напряжения достигают предела текучести материала, должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 7.9. Рекомендуемый запас прочности при затяжке резьб не менее 1,5.

Предельные моменты затяжки резьбовых соединений обсадных труб.

Таблица 7.9. Предельныемоменты затяжки резьбовых соединений обсадных труб

Обозначение размера трубы	Моменты затяжки Нм (кгм)±5%
	Соединений труб типа НС			Соединений труб типа П
	по видам термообработки			по видам термообработки
25 33,5 44 57 73 89 108 127 146	50 (5,1) 210 (21,4) 360 (36,7) 675 (68,9) 1220 (124,5) 1650 (168,4) 2310 (235,7) 2015 (307,6) 3758 (383,5)	66 (6,7) 276 (28,2) 474 (48,3) 888 (90,6) 1605 (163,8) 2171 (221,6) 3040 (310,2) 3968 (404,9) 4946 (504,6)	101 (10,3) 424 (43,3) 727 (74,2) 1364 (139,1) 2464 (251,5) 3333 (340,1) 4666 (476,1) 6090 (621) 7591 (775)	--- 290 (29,6) 485 (49,5) 830 (84,7) 1940 (198) 2905 (296,4) --- --- ---	--- 380 (38,8) 640 (65,3) 1090 (111,2) 2550 (260,2) 3820 (389,8) --- --- ---	--- 585 (59,7) 980 (100,0) 1680 (171,4) 3920 (400,0) 5870 (599,0) --- --- ---

Примечание: резьбовое соединение труб типа П имеет два упорных стыка – наружный и внутренний (см. рис. 6);

Н – нормализация; НЗ – нормализация и поверхностная закалка; У – улучшение; УЗ – улучшение и поверхностная закалка.

Трубы стальные изготавливаются четырех видов в зависимости от способа упрчнения их поверхности:

Н – нормализованные;

У – улучшенные;

НЗ – нормализованные с поверхностной закалкой;

УЗ – улучшенные с поверхностной закалкой.

Отклонение от соосности приварных замков и труб не должно превышать 0,3 мм у сварного шва и 0,1 мм на 100 мм длины детали приваренного шва у ее торца.

Кривизна (отклонение от прямолинейности) трубы не должна превышать 1 мм на длине 1 м на любом участке. Общая кривизна, измеряется в середине трубы, не должна превышать 1/2000 ее длины.

Трубы бурильные, обсадные, колонковые и их соединения (ниппели и муфты) изготавливаются из стали 36Г2С следующего химического состава:

Углерод.........................	0,32 – 0,40
Марганец.......................	1,5 – 1,8
Кремний........................	0,4 – 0,7
Хром..............................	не более 0,3
Никель...........................	не более 0,4
Сера...............................	не более 0,045
Фосфор..........................	не более 0,40

Допускается трубы с упрочнением видов У и УЗ изготавливать из стали 45.

Механические свойства труб из стали 36Г2С и сварного соединения соответствуют указанным в таблице 7.10.

Таблица 7.10. Механические свойства упрочненных труб

Наименование механических свойств	Нормы по видам упрочнения, не менее
	Н	У	НЗ		УЗ
			сердцевина	наружная поверхность	сердцевина	наружная поверхность
Временное сопротивление , Н/мм²(кгс/мм²) Предел текучести _т, Н/мм² (кгс/мм²) Относительное удлинение _s, % Твердость материала: НRC НВ	686 (70) 490 (50) 12 --- 197	862 (88) 755 (77) 11 26 ---	686 (70) 490 (50) 12 --- 197	--- --- --- 45 ---	862 (88) 755 (77) 11 26 ---	--- --- --- 47 ---

Трубы легкосплавные должны изготавливаться из алюминиевого сплава Д16Т.

ЛИТЕРАТУРА

Бобин Н.С. Механическое бурение скважин во льду. /Н.И. Васильев, Б.Б. Кудряшов и др. – Л.: Изд-во ЛГИ, 1988.-92 с.
Брылин В.И. Бурение скважин на россыпи. Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2000. – 104 с.
Власюк В.И. Бурение вентиляционных скважин большого диаметра в твердых породах.//Разведка и охрана недр. – 1983. - № 3. – с.31-33.
Егоров Н.Г. Применение расширителей для отбора проб увеличенного объема из разведочных скважин. /А.И. Рябинин//В сб. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. – Екатеринбург.: Изд-во УГГА, 2001. – Вып.24.-с. 94-100.
Емелин М.А. Новые методы разрушения горных пород. Учебное пособие для вузов. /В.Н. Морозов, Н.П. Новиков и др. – М.: Недра, 1980. – 240 с.
Кардыш В.Г. Универсальное буровое оборудование производства ОГАО «Геомаш» /Г.В. Кардыш,//Разведка и охрана недр. – 2004. - № 2. – с.17-18.
Качан В.Г. Бурение шахтных стволов и скважин. /И.А. Купчинский. – М.: Недра, 1984. – 278 с.
Кершенбаум Н.Я. Виброметод в проходке горизонтальных скважин. /В.И. Минаев. – М.: Недра, 1968. – 153 с.
Климентов М.Н. Сооружение скважин ударно-вращательным способом бурения./В.И. Тиль. – М.:Недра, 1986.-96 с.
Кудряшов Б.Б. Бурение скважин в сложных условиях. Учебное пособие для вузов. /А.М. Яковлев. – М.:Недра, 1987. – 269 с.
Кудряшов Б.Б.Бурение скважин в условиях изменения агрегатного состояния горных пород /В.К. Чистяков, В.С. Литвиненко. – Л.:Недра, 19911. – 295 с.
Кудряшов Б.Б. Бурение скважин с отбором керна электромеханическим снарядом на грузонесущем кабеле в ледниковых и послеледниковых породах./В.К. Чистяков, Н.И. Васильев, П.Г. Талалай//Матер. гляциол. исслед. – М.:1991.-вып. 71. – с.165-170.
Окмянский А.С. Бурение термальных скважин на лавовом «озере». Реферат.//ЭИ.ВИЭМС. Техн. и технол. геол.-развед. работ; орг. пр-ва, 1983. – Вып. 13. – с.24-26.
Парийский Ю.М. Проблемы и перспективы технологии бурения геотермальных скважин. /Б.Б. Кудряшов //В сб.:Методика и техника разведки. –СПБ.; ВИТР, 1998, №№ 8, 9, 10.
Ракишев Б.Р. Бурение специальных скважин в мерзлых породах. /Б.Ф. Шерстюк, Е.К. Ястребов и др. – М.: Недра, 1993. – 314 с.
Рябинин А.И. Новый буровой инструмент для разведки россыпей золота и алмазов /П.М. Степанов//Геологическое изучение и использование недр:научно-техн. и инф.сб. ЗАО «Геоинформмарк».-М., 2000.-Вып.5-6.-с.22-37.
Шкурко А.М. Устройство для электрохимического бурения скважин с отбором керна. А.С. № 1513981, 1989, Б.И. № 37 /Б.Б. Кудряшов, В.К. Чистяков.
Шкурко А.М. Коронка для электротермического бурения скважин с отбором керна. А.С. № 1558078, 1990, Б.И. № 14/А.А. Земцов, В.П. Терещенко.

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 49; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!