Основные размеры и масса УБТ
Приложение 6
Расчет длины колонны УБТ и обсадной колонны
В процессе бурения вертикальных скважин бурильная колонна обычно состоит из компоновки низа бурильной колонны (КНБТ) и бурильных труб. КНБТ включает в себя утяжеленные бурильные трубы (УБТ), долота, забойные двигатели и центрирующие элементы (калибраторы, центраторы и тому подобные), определенное сочетание которых позволяет пробурить скважину согласно заданному профилю.
Принимаем, что КНБТ состоит из одной ступени УБТ, и определяем диаметр и длину УБТ, обеспечивающих заданную нагрузку на долото, устойчивость и прочность компоновки. Длина одноступенчатой компоновки УБТ определяется по формуле:
,
где lУБТ – общая длина УБТ, м;
Pос – осевая нагрузка на долото, кН;
rж, rтр – плотность жидкости и материала УБТ, кг/м 3 ;
qУБТ – масса погонного метра УБТ, кг/м 3 ;
g=9,81 м/с 2 – ускорение силы тяжести.
Рекомендуемые диаметры бурильных и утяжеленных бурильных труб в зависимости от диаметра долот приведены в табл. П6.1. Соотношения диаметров бурильных труб, расположенных над УБТ к диаметру УБТ должно быть следующим: dУБТ /dУБТ³ 0,7. Если это соотношение не соблюдается, то комплект УБТ должен состоять из труб нескольких диаметров, уменьшающихся в направлении к бурильным трубам. При этом отношение диаметра последующей ступени к предыдущей должно быть ³0,8.
Рекомендуемое сочетание диаметров бурильных труб и диаметров обсадных колонн приведено в табл. П6.2. При бурении забойными двигателями диаметр нижней секции УБТ должен быть не более диаметра забойного двигателя, то есть dУБТ £ dз.д. Жесткость наддолотного участка УБТ должна быть не менее жесткости обсадной колонны, под которую ведется бурение. Для обеспечения этого условия в табл. П6.3. приводятся сочетания диаметров обсадных труб и минимально допустимых диаметров УБТ.
Рекомендуемые сочетания наружных диаметров элементов бурильных колонн в зависимости от диаметра долот
| Диаметр долот, мм | Диаметр забойного двигателя, мм | Диаметр круглых УБТ, мм при способе бурения | Диаметр СБТ, мм | Диаметр АБТ, мм |
| забойным двигателем | ротором | |||
| 139,7 – 146,0 | 73; 89 | — | ||
| 149,2 – 158,7 | 73; 89 | 73; 93 | ||
| 165,1 – 171,4 | 120; 133 | |||
| 187,3 – 200,0 | 164; 172 | |||
| 212,7 – 244,5 | 127; 140 | 129; 147 | ||
| 250,8 | ||||
| 268,9 | 219; 229 | 219; 229 | ||
| 295,3 | 229; 245 | |||
| 311,1 – 320,0 | 245; 254 | — | ||
| 349,2 – 393,7 | — | |||
| 445,5 и более | — |
Примечание. УБТ – утяжеленные бурильные трубы;
СБТ – стальные бурильные трубы;
АБТ – алюминиевые бурильные трубы.
Таблица П6.2
Рекомендуемые диаметры бурильной и обсадной колонны, мм
| Обсадная колонна | Бурильная колонна | Обсадная колонна | Бурильная колонна |
| 139,7; 146,1 | 244.5 | 114; 127 (129) | |
| 168,1 | 89 (90) | 273,1 | 127 (129); 140 (147) |
| 177,8 | 89 (90); 102 (103) | 298,5; 323,9 | 140 (147) |
| 193,7 | 102 (103); 114 | 339,7; 377 | 140 (147) |
| 219,1 | 114; 127 (128) | 406 и более | 140 (147); 168 (170) |
Примечание. В скобках указаны диаметры труб из более легких сплавов.
Таблица П6.3
Диаметры обсадных труб и минимально допустимые диаметры УБТ, мм
| Обсадная труба | УБТ | Обсадная труба | УБТ |
| 114,3 | 244.5 | ||
| 273,1 | |||
| 139,7; 146,1 | 298,5 | ||
| 168,3 | 323,9; 339,7 | 229; 254 | |
| 177,8; 193,7 | |||
| 219,1 | |||
| 244,5 | 406 и более |
 |
Рис. П6.1. Конструкция скважины и низа бурильной колонны
 |
Таблица П6.4
Основные размеры и масса УБТ
| Шифр | Наружный диаметр, мм | Внутренний диаметр, мм | Длина, м | Масса / вес 1 м трубы, кг/м и кН/м | Резьба |
| УБТ-95 | 6; 8 | 47/0,461 | 3-77 | ||
| УБТ-108 | 6; 8 | 59/0,579 | 3-88 | ||
| УБТ-146 | 6; 8 | 98/0,958 | 3-121 | ||
| УБТ-178 | 12; 8 | 145/1,42 | 3-147 | ||
| УБТ-203 | 8; 12 | 192/1,88 | 3-171 | ||
| УБТ-219 | 220/2,16 | 3-171 | |||
| УБТ-245 | 258/2,53 | 3-201 | |||
| УБТС2-120 | 65/0,635 | 3-101 | |||
| УБТС2-133 | 84/0,824 | 3-108* | |||
| УБТС2-146 | 103/1,01 | 3-121 | |||
| УБТС2-178 | 156/1,53 | 3-147 | |||
| УБТС2-203 | 215/2,10 | 3-161 | |||
| УБТС2-229 | 273/2,68 | 3-171 | |||
| УБТС2-254 | 336/3,30 | 3-201 | |||
| УБТС2-254 | 296/2,90 | 3-201 | |||
| УБТС2-273 | 398/3,90 | 3-201 | |||
| УБТС2-273 | 360/3,53 | 3-201 |
1. УБТ (горячекатаные) поставляются без проточки под элеватор, УБТС — с проточкой под элеватор.
2. Звездочкой обозначена резьба укороченного профиля.
3. УБТ изготовляются из стали групп прочности Д и К, УБТС — из стали 40ХН2МА или 38ХНЗМФА.
Выбор бурильных труб
При вращательном бурении скважин малого диаметра (геологоразведочное бурение, бурение гидрогеологических скважин диаметром до 151мм) применяются бурильные трубы с: ниппельными (имеющими внутреннюю цилиндрическую резьбу с трапецеидальным профилем) и муфтово-замковыми (имеющими коническую резьбу) соединениями, а также утяжеленные бурильные трубы (УБТ).
Основные размеры и параметры перечисленных труб (по ГОСТ 8467-83 и ТУ 14-3-679-78) приведены в табл. 9.1 .
Разработаны ГОСТ Р51245-99 «Трубы бурильные геологоразведочные, типы и основные параметры», распространяющийся на бурильные трубы для всех видов, способов и условий геологоразведочного бурения на твердые полезные ископаемые и воду, инженерно-геологических изысканиях, сейсморазведке, и т.д.
Вид соединения бурильных труб выбирается в зависимости от наименьшего основного вида породоразрушающего инструмента.
Ниппельное соединение рекомендуется при диметрах скважин до 76 мм и высокооборотных способах бурения, муфтово-замковое — при проектируемых больших осевых нагрузках и частотах вращения до 400 мин-1, а также при подаче в скважину большого количества промывочной жидкости.
Примерное соотношение наружного диаметра бурильных труб (dт) муфтово-замкового соединения и основного диаметра скважины (Dскв) принимается равным:
(9.1)
а при ниппельном соединении:
(9.2)
Таблица 9.1 . Основные размеры бурильных труб и утяжелённых бурильных для колонкового бурения
Наружный
диаметр
замка, мм
Наименьший
диаметр
отверстия, мм
При соединении труба в трубу (снаряды ССК и КССК) это соотношение еще больше.
При бурении на жидкие, газообратные полезные ископаемые и геотермальные источники бурильная колонна состоит из ведущей бурильной трубы, стальных или легкосплавных бурильных труб, УБТ, резьбовых переводников, центраторов и калибраторов.
Компоновку бурильной колонны (одноразмерную или одноступенчатую, составленную из бурильных труб одного и того же наружного диаметра; многоразмерную или многоступенчатую, составленную из труб различных наружных диаметров; многосекционную, составленную из нескольких участков труб одной и той же группы прочности, одного и того же наружного диаметра с одинаковой толщиной стенки и одинаковой конструкцией резьбовых соединений) выбирают исходя из конструкции скважины, способа бурения и горно-геологических условий.
В таблице 9.2 приводятся размеры и масса только стальных бурильных труб с высаженными внутрь и наружу концами.
Таблица 9.2 . Размеры, масса и жесткость стальных бурильных труб
| Труба | Муфта | Масса, кг | ||||
| Диаметр, мм | толщина стенки, мм | наружный диаметр, мм | 1 м гладкой трубы | двух высадок | муфты | |
| Услов- ный | Наруж- ный | |||||
| Бурильные трубы с высаженными внутрь концами | ||||||
| 60 | 60,3 | 7; 9 | 80 | 9,15; 11,3 | 1,5 | 02.07.11 |
| 73 | 73 | 7; 9; 11 | 95 | 11,4; 14,2; 16,8 | 2 | 4,2 |
| 89 | 89 | 7; 9; 11 | 108 | 14,2; 17,8; 21.2 | 3,2 | 4,4 |
| 102 | 101,6 | 7; 8; 9; 10 | 127 | 16,4; 18,5; 20,4 22,4 | 5 | 7 |
| 114 | 114,3 | 7; 8; 9; 10; 11 | 140 | 18,5; 20,9; 23,3 25,7; 28,0 | 6 | 9 |
| 127 | 127 | 7; 8; 9; 10 | 152 | 20,7; 23,5; 26,2; 28,9 | 6,5 | 10 |
| 140 | 139,7 | 8; 9;10; 11 | 171 | 26; 29; 32; 35 | 7,5 | 14 |
| 168 | 168,3 | 9; 10 | 197 | 35,3; 39,0 | 9,5 | 16,7 |
| Бурильные трубы с высаженными внутрь концами | ||||||
| 60 | 60,3 | 7; 9 | 86 | 9,15; 11,3 | 1,5 | 2,7 |
| 73 | 73 | 7; 9; 11 | 105 | 11,4; 14,2; 16,8 | 2,5 | 4,7 |
| Бурильные трубы с высаженными наружу концами | ||||||
| 89 | 89 | 7;9;11 | 118 | 14,2; 17,8; 21,2 | 3,5 | 5,2 |
| 102 | 101,6 | 8;9;10 | 140 | 18,5; 20,4; 22,4 | 4,5 | 9,0 |
| 114 | 114,3 | 8;9;10;11 | 152 | 20,9; 23,3; 25,7; 28,0 | 5,0 | 11,0 |
| 140 | 139,7 | 8;9;11 | 185 | 26,0; 29,0; 35,0 | 7,0 | 15,0 |
Для бурения неглубоких вертикальных скважин роторным способом рекомендуется применять трубы типа ТБВ, ТБН, ТБВК и ТБПВ; для бурения глубоких скважин в осложненных условиях — трубы типа ТБВК, ТБНК, ТБС и ТБПВ; для бурения вертикальных скважин с использованием забойных двигателей — трубы типа ТБН, ТБНК и ТБПВ; для бурения наклонно направленных скважин с использованием забойных двигателей — трубы типа ТБНК, ТБПВ и ЛБТ.
Наддолотный комплект, обычно принимаемый длиной 500 м, устанавливается над УБТ и составляется из бурильных зруб типа ТБПВ, ТБНК, ТБС, ТБПВ группы прочности Д с максимальной толщиной стенки.
Основные размеры и масса УБТ приведены в табл.9.3.