Лабораторная работа - Изучение элементов бурильной колонны

Подождите немного. Документ загружается.

 центробежные, в которых колонна отжимается от стенок скважины к

оси за счет центробежных сил вращающихся плашек;

 с эластичными центрирующими элементами.

Лопастные центратбры с жесткими центрирующими элементами

выполняются только неполноразмерными вследствие опасности их за-

клинивания в стволе скважины. Шарошечные центраторы, как правило,

полноразмерные.

Центробежные, гидравлические, с эластичными элементами центраторы

обеспечивают постоянный контакт со стенками скважины с

ограниченным усилием.

Лопасти центратора могут армироваться штырями из твердого сплава.

Роль центрирующих устройств в компоновке нижней части бурильной

колонны заполняют также центраторы-калибраторы и калибраторы-

стабилизаторы.

4. Расширители

Расширителя применяются для расширения отдельных интервалов ствола

сважины, пробуренных долотом меньшего диаметра, а также при

бурении методом опережающего ствола.

В настоящее время используются в основном шарошечные расширители.

5. Калибраторы

Калибратор - элемент компоновки нижней части бурильной колонны,

предназначенный для калибровки ствола и стабилизации направления

скважины. Калибратор наполняет также функции центратора. В

буровых предприятиях применяются лопастные калибраторы

различного конструктивного исполнения.

6. Стабилизаторы.

Стабилизатор - элемент компоновки нижней части бурильной колонны,

предназначенный для центрирования колонны стабилизации

направления скважины. В качестве стабилизаторов в основном

применяются УВТ квадратного сечения.

7. Маховики.

Маховики предназначены для увеличения массы вращающихся частей

турбобура. Конструктивно выполняются в виде толстостенных труб

длиной 5...6 м.

8. Амортизаторы.

Амортизаторы применяются в целях уменьшения ударных нагрузок и

вибрации при бурении. Использование амортизаторов приводит к

снижению интенсивности износа труб, забойных двигателей, УБТ

других элементов бурильной колонны.

Существуют следующие конструктивные разновидности амортизаторов

корпусного и бескорпусного исполнения, с металлическими и

неметаллическими упругими элементами, гидравлические и

пневматические.

9. Ведущие трубы.

Назначение ведущих труб - это передача вращения от привода через ротор

бурового станка к бурильной колонне и предотвращение её

реверсивного вращения от забойного двигателя при одновременной

подаче инструмента.

Ведущие труба конструктивно выполняется сборными и цельного

изготовления.

Сборная ведущая труба (рис.10), изготовляемая предпочтительно

квадратного сечения, состоит из штанги 2, переводника штангового

верхнего I (ПШВ) и переводника штангового нижнего 3 (ПШН). Для

предохранения резьбы нижнего переводника от износа при

многократных свинчиваниях-развинчиваниях во время наращивания

бурильной колонны и при спуско-подъемных операциях на нижний

штанговый передводник навинчивается предохранительный

переводник (ПП). Отсоединение ведущей трубы от бурильной колонны

осуществляется по нижней резьбе предохранительного переводника.

На концах ведущей труб( щтанг) нарезается трубная резьба. Переводники

имею трубную и замковую резьбы. На предохранительном переводнике

с двух концов нарезается замковая резьба.

Штанги изготовляют из сталей групп прочности Д и К, переводники - из

стали марки 40ХН. Допускается изготовление переводника из стали

марки 45.

На цилиндрической поверхности конца ведущей трубы или на одной из

граней квадрата наносится путем клеймения, а также краской

следующей маркировки:

а) группе прочности стали;

6) номер трубы;

в) номер плавки;

г) размер стороны квадрата, мм;

д) дата выпуска;

е) длина трубы, см;

к) товарный знак завода-изготовителя.

В настоящее время освоена и выпускается двухраструбнаяя цельнокатаная

ведущая труба, получаемая путем редуцирования из круглой толсто-

стенной трубной заготовки. Отличительная особенность этих труб -

квадратная форма из наружного и внутреннего сечения. На верхнем

высаженном конце труба нарезается внутренняя левая замковая резьба,

а на нижнем конце -внутренняя правая замковая резьба. Ведущие трубы

этой конструкции изготовляются лишь малых размеров.

Для глубокого бурения также изготовлены и испытаны ведущие

цельнокатаные трубы с шестигранным поперечным сечением. Не кон-

цах этих труб нарезается внутренняя замковая резьба. Шестигранная

форма способствует увеличению сопротивляемости трубы кручению.

Условия работы бурильной колонны при роторном способе и при

бурении с забойными двигателями различны. При роторном способе

бурильная колонна, передающая вращение от ротора к долоту и

нагрузку на долото, испытывает ряд сил. Верхняя часть колонны от

действия сил собственного веса и перепада давления в долотных

отверстиях находится в растянутом, а нижняя, воспринимающая

реакцию забоя, в сжатом состоянии. Следовательно, в колонне

всегда имеется сечение, в котором отсутствуют растягивающие и

сжимающие силы. Выше этого сечения действуют напряжения

растяжения, возрастающие к вертлюгу, а ниже него — напряжения

сжатия, увеличивающиеся к долоту.

Передаваемый бурильной колонной вращающий момент приводит к

возникновению в ней напряжений кручения и в результате совместного

действия осевых и центробежных сил появляются изгибающие

напряжения. Первые уменьшаются от вертлюга к долоту, а вторые

имеют максимальное значение в нижней части бурильной колонны.

Вес бурильной колонны, вращающий момент, центробежные силы

и перепад давления в отверстиях долота неизбежно создают в

дополнение к статическим динамические Нагрузки в результате

возникающих в процессе бурения осевых и поперечных колебаний

колонны. Для гашения этих колебаний в последние годы в ряде

районов применяют амортизирующие устройства, устанавливаемые

над долотом. Вращающий момент может привести к

возникновению резких колебаний колонны (крутильному удару)

при погружении породоразрушающих элементов долота в породу и

последующем освобождении их, в результате чего появляются

переменные касательные напряжения и дополнительные динамические

нагрузки.

Вращающий момент и центробежные силы придают бурильной колонне

форму пространственной спирально изогнутой кривой с шагом,

уменьшающимся в результате действия осевых сил от вертлюга к

долоту. Однако значительная деформация при этом не возникает

вследствие ограничения перемещений колонны стенкой

скважины, и поэтому даже при самой сложной форме равновесия

бурильной колонны возможна ее эксплуатация.

При бурении с забойными двигателями (турбобуром, электробуром) условия

работы бурильной колонны значительно отличаются и от описанных

выше. Бурильная колонна в этом случае не вращается и поэтому

испытывает в основном растягивающие и сжимающие нагрузки,

обусловливаемые, как и при роторном бурении, колонны, перепадом

давления в отверстиях долота забойном двигателе и реакцией забоя.

Поэтому при бурении с забойными двигателями значительно снизились

требования к бурильным колоннам. Стало возможным применять при

их комплектования бурильные трубы с меньшей толщиной стенок, в

связи с чем сократился расход металла, а, следовательно, уменьшилась

стоимость колонн. Число аварий с бурильными колоннами при любых

условиях их эксплуатации с забойными двигателями всегда меньше,

чем при роторной бурении.

Реактивный момент забойного двигателя, изгибающие нагрузки,

возникающие при потере нижней частью бурильной колонны прямо-

линейной формы, имеют незначительную величину и поэтому в прак-

тических расчетах не учитываются.

Вращение бурильной колонны, осуществляемое иногда при турбинном

бурении с незначительной частотой (40—60 об/мин), приводит к

появлению касательных напряжений, убывающих от вертлюга к долоту,

и центробежных сил, которые, действуя совместно с силами веса

колонны, порождают изгибающие напряжения. По-видимому, значения

этих сил, следовательно, и напряжений, невелики, и ими при расчетах

бурильной колонны также можно пренебречь.

Безусловно, что вес колонны и другие силы приводят к возникновению

динамических нагрузок при бурении с забойными двигателями.

Вследствие же описанных выше причин и расчетах бурильным

колоннам, предназначенным для работы с забойными двигателями,

уделяют меньше внимание, чем бурильным колоннам, эксплуа-

тируемым при роторном бурении.

Вывод: В результате проделанной работы изучили назначение и устройство

конструктивных элементов бурильной колонны.