Бурильные трубы – изделия с особыми характеристиками

1 ГОСТ на обычные, ведущие и утяжеленные бурильные трубы, общее их описание

Под бурением понимают разрушение горной породы при помощи специального инвентаря и техники. В качестве спецоборудования при этом выступают трубы для бурения (ТБ), замки особой конструкции для них, буровые штанги. Такие приспособления, в частности трубы, используются достаточно широко в современной промышленности.

С их помощью можно подводить к забою промывочную жидкость либо сжатый воздух, поднимать наверх разрушенную породу, передавать требуемое вращение инструменту и формировать осевую нагрузку на него.

Ключевой особенностью всех труб, используемых для бурения, является то, что их соединение между собой производится при помощи замков особого типа, оснащенных замковой резьбой. Сам процесс изготовления таких трубных изделий регламентируется рядом Технических условий и Государственных стандартов:

• ГОСТ Р 51245–99;
• ГОСТ 23786–79;
• ТУ 1–2–365–81;
• ГОСТ Р 50278–92;
• ТУ 1321–205–00147016–01;
• ТУ 14–161–175–98;
• ТУ 39.0147016–63;
• ТУ 14–3р–29–2007;
• ТУ 14–162–13–95;
• ЭСБТМ – 42;
• ЭСБТМ – 50;
• ЭСБТМ – 63,5;
• ЭСБТМ – 73.

Повышения прочностных характеристик труб для бурения добиваются путем утолщения их концов. Изготавливаются такие изделия посредством приваривания к концам (их называют высаженными) тела трубы муфты и ниппеля замкового соединения. В процессе производства каждая его стадия контролируется, что связано с необходимостью обеспечения максимально высокой точности готовой продукции. Такая система контроля является гарантией соответствия заданных параметров и уровня качества строгим требованиям ГОСТ.

Кроме того, описываемые нами трубы должны обладать надежной защитой от коррозии, обусловленной воздействием климатических (природных) факторов. Высоких антикоррозионных показателей добиваются нанесением на изделия бесцветного специального лака или других консервационных покрытий. А качественная защита замковой резьбы обеспечивается использованием предохранительных металлических деталей и антикоррозионной консистентной смазки.

2 Размеры и диаметр бурильных труб ТБПК, ТБН, ТБВ и других их видов

Трубы, о которых мы говорим, согласно стандартам, выпускаются со следующими величинами:

• от 7,1 до 10,5 мм – толщина стенок;
• от 60,3 до 139,7 – диаметр (внешний);
• длина: 11,5 м для изделий сечением от 114 до 168 мм, 11,5, 8 и 6 м для изделий с других диаметров.

Сопротивление (временное) разрыву в них может колебаться в пределах 650 – 1100 МПа, а предел текучести – 380–1000 МПа.

Классификация ТБ осуществляется по нескольким признакам. Например, по тем тонкостям, которые имеют готовые изделия, по материалу, из которого они производятся (горячекатаные листы либо алюминиевые сплавы). По особенностям конструкции трубы для выполнения бурильных работ бывают:

• ТБН – с наружными концами;
• ТБВ – с внутренними концами;
• ТБНК – со стабилизирующими поясками и концами высаженными наружу;
• ТБВК – с поясками и концами высаженными внутрь;
• ТБПН, ТБПВ, ТБПК – с приваренными замками;
• АБТ (либо ЛБТ) – отдельная группа изделий, изготавливаемых из сплавов алюминия.

Для бурения скважин большой глубины рекомендуется использовать трубы с приваренными замками и со стабилизирующими поясками, вертикальных неглубоких скважин – изделия с внутренними и наружными концами, а также с замками. Последние обычно используются и при обустройстве направленных по наклонной скважин, и тогда, когда применяются забойные двигатели для проведения работ.

Здесь хочется отметить, что при выполнении работ с указанными двигателями очень часто используются легкосплавные ТБ. Они имеют меньшую прочность, нежели стальные изделия, но при этом характеризуются и некоторыми особыми свойствами, которые не в состоянии обеспечить их металлические собратья. Например, ЛБТ являются диамагнитными. За счет этого не нужно поднимать колонны из скважины, чтобы замерить ее азимутальные и зенитные углы.

Кроме того, изделия, изготавливаемые из алюминиевых листов, допускается погружать на большие расстояния, чем стальные. Также внутренняя поверхность труб из сплавов алюминия имеет малую шероховатость, что обуславливает меньший показатель гидравлического сопротивления в них. Заметим, что такие изделия не эксплуатируются в тех случаях, когда в скважинах присутствует раствор (буровой) с величиной рН более 10 единиц, а также при температурах более +150 градусов Цельсия.

3 Как чаще всего классифицируются трубы для бурения?

Как правило, их делят на три большие группы – утяжеленные, ведущие и обычные. Именно такая классификация считается общепринятой и понятной всем специалистам, имеющим отношение к бурильным изделиям.

Обычные трубы делают из стальных сплавов либо из сплава Д16Т на основе алюминия. Такая продукция характеризуется поперечным круглым сечением, наличием внутренних высадок на концах, стальных навернутых замков либо полузамков с крупной конической резьбой, толщиной стенки от 4,75 до 11 миллиметров. Нередко обычные ТБ имеют утолщенные концы (это увеличивает показатель их плотности). Распространенные диаметры таких изделий – 129 мм, 147 мм, 114 мм.

К ведущим трубам относят конструкции, монтируемые в верхней части колонны. Они описываются многогранным сечением (4–8 граней), используются для передачи вращения от вращателя агрегата для бурения всей колонне. Обязательным атрибутом ведущих ТБ является наличие на их концах внутренней, комбинированной или наружной высадки, необходимой для утолщения изделий.

Передачу продольного и вращательного усилия на установку, которая разрушает породу при бурении, обеспечивают утяжеленные трубы (УБТ), имеющие в поперечнике круглое либо квадратное сечение. Другая их функция – увеличение уровня жесткости нижнего участка колонны (она находится в постоянно сжатом состоянии) во время бурения нефтяных и газовых скважин.

Между собой такие изделия соединяются резьбой, стенка УБТ может иметь толщину 16–89 миллиметров, используются они для работы на глубинах не более 2,5 тысяч метров в несложных с геологической точки зрения условиях. Диаметр (наружный) УБТ варьируется в пределах 79–279 мм. Внешне они представляют собой цилиндрические конические трубы с внутренней и наружной резьбой (опять же таки конического типа).

Существуют и специальные виды утяжеленных труб с проточками, спиральными канавками и твердыми наплавами снаружи. Их, как правило, монтируют в самой нижней части агрегата для бурения, где отмечается максимальная нагрузка на систему. По этой причине УБТ данного подвида имеют укороченную длину и большую толщину стенки, что позволяет установке выдерживать повышенное давление.

Добавим, что все трубы, используемые для бурения, производятся бесшовными (именно такие изделия гарантируют наибольшую прочность при больших нагрузках). Зона сварного шва у них обязательно проходит процедуру закалки. А само сварное соединение в обязательном порядке испытывается на изгиб и на качество шва.