Условия работы бурильных труб определяются способом бурения скважин и способом разрушения горной породы. Бурильный вал (буровая колонна) является механической системой, возможности которой изучены еще недостаточно полно. Сложность работы бурильного вала заключается в том, что он является только частью системы «ствол скважины—бурильный вал», совместная характеристика которой и определяет условия работы бурильной колонны. Характеристика системы «ствол скважины—бурильный вал» не постоянна, а переменна в процессе бурения и имеет большой диапазон изменения параметров.
Существующие представления о работе бурильного вала и его энергетической характеристике, полученные на основании стендовых и производственных исследований, не дают однозначных ответов о влиянии ряда основных параметров системы на условия работы колонны бурильных труб, на ее энергетическую характеристику.
К основным параметрам системы «ствол скважины—бурильный вал» следует отнести: а) параметры бурильного вала: жесткость, длину, диаметр, кривизну, массу, геометрию поверхности; б) параметры ствола скважины: характеристику поверхности ствола скважины, ее диаметр, кривизну ствола, угол наклона, интенсивность искривления; немаловажную роль играет вписываемость колонны в ствол скважины. Параметры системы при тех или иных значениях угловой скорости определяют кинематику движения колонны бурильных труб на отдельных участках ствола и соответственно энергетическую характеристику системы в целом.
Наблюдения за характером износа бурильного вала (буровой колонны), за движением бурильного вала на экспериментальных стендах, имитирующих ствол скважины, прямая регистрация угловой скорости движения некоторых участков бурильного вала позволяют представить следующую картину его движения. Бурильный вал в силу своих начальных несовершенств и несовершенств ствола скважины, находящийся под действием осевых и поперечных сил, представляет собой многоопорный криволинейный вал, обладающий в целом свойствами как гибкого длинного стержня, так и, на отдельных участках, жесткого твердого тела. Для реальных скважин и малых значений частот вращения на отдельных узловых участках фиксируется вращение бурильного вала вокруг собственной оси, а на других— вращение вокруг некоторой оси, смещенной относительно как собственной, так, иногда, и оси скважины. Выделенная произвольная точка на поверхности бурильной трубы двигается по траектории, близкой к окружности в первом случае с радиусом, равным радиусу труб, во-втором — с радиусом, равным радиусу трубы плюс некоторая величина = 0< < (R—r), где R и r соответственно радиусы скважины и трубы. При увеличении же частот вращения характер движения бурильной колонны становится более сложным. Действие сил трения на вращающийся упругий бурильный вал приводит к сложному процессу движения отдельных участков бурильного вала, которые могут вращаться с переменной угловой скоростью, изгибаться с переменной величиной амплитуды прогиба и с той или иной частотой.
Неравномерное движение, перемещение отдельных точек бурильного вала относительно начального статического положения или возможного положения равномерного движения называется колебаниями или вибрациями бурильного вала.
Бурильный вал передает осевые силы, крутящий момент и воспринимает поперечные нагрузки. По бурильному валу подается к забою промывочная жидкость.
В нижнем сечении колонны возникает наибольшее продольное сжимающее усилие, уменьшающееся и переходящее в растяжение по мере приближения к устью скважины. Сечение, в котором сжимающее усилие переходит в растягивающее, называют нулевым сечением.
Изогнутая ось бурильной колонны, потерявшей устойчивость, приобретает волнообразную форму, причем длина волны в соответствии с величиной продольного усилия имеет наименьшую величину в самой нижней части колонны; здесь изогнутая ось имеет наибольшую кривизну, а следовательно, нижние бурильные трубы испытывают наибольшие напряжения изгиба.
Для уменьшения изгибающих напряжений низ колонны полезно собирать из тяжелых труб, а бурильные трубы подбираются из условия обеспечения минимального зазора между трубами и стенкой скважины.
Методы рациональной эксплуатации труб
Любой вид труб, опускаемых для работы в скважине, подвергаются разным типам нагрузок, истиранию и коррозии, это в конечном счете преводит к их повреждению или преждевременному выходу из строя из-за износа, или коррозионного разрушения.
Для уменьшения расхода и увеличения срока службы труб нужен правильный подход к эксплуатации и хранению, перевозке колонковых, бурильных и обсадных труб.
На собственном опыте, а так же опыте коллег проверено что буровые компании не всегда выполняют требования к перевозке и хранению труб, а в процессе их износа не учитываются некоторые факторы, обуславливающие эффективность их эксплуатации.
Поступающие в буровые компании трубы и их соединения в первую очередь необходимо подвергнуть выборочному контролю для оценки соответствия их технических параметров требованиям ГОСТ и техническим условиям на изготовление.
Контролируют следующее: специальными калибрами проверяют резьбы, проверяется кривизна труб, твердость наружной поверхности, проверяется отсутствие механических повреждений и т. д. Для выборочного контроля достаточно взять в случайном порядке около 10 % изделий данного вида отдельно для каждой поставляемой партии. Если обнаружено хотя бы в одном из проверенных изделий партии недопустимых отклонений от требований ГОСТ по любому проверяемому параметру объем выборки удваивается. В случае повторного обнаружения дефекта изготовления вся партия инструмента бракуется, о чем составляется соответствующий акт.
Транспортировка, погрузка, разгрузка и хранение труб внутри партии (экспедиции) необходимо осуществлять с соблюдением всех правил, исключающих механические повреждения инструмента. Резьбы труб должны быть смазаны антикоррозионной смазкой и предохранены специальными кольцами, ниппелями или заглушками.
При хранении труб в складских помещениях и непосредственно на буровых их укладка должна быть осуществлена на специальных стеллажах, исключающих прогиб труб, с укрытием от атмосферных осадков.
Контроль качества – это необходимая процедура, но так же необходимо закупать бурильные трубы у проверенных поставщиков, таких как компания Геомаш. Геомаш обладает уникальным опытом в России по производству бурового оборудования. Имеет за плечами опыт и наработки более 130 лет. Профессиональный коллектив и собственное конструкторское бюро, литейный цех и производство, что позволяет производить серийный продукт локально внутри компании.
Чтобы получить консультацию по буровой технике или инструменту звоните +7 (495) 902-55-20
Комментарии пользователей