Легко сплавные бурильные трубы и замки к ним. Конструкция, размеры, преимущества, недостатки и область применения.

С увеличением глубины бурения появилась необходимость в создании легкосплавных бурильных труб (ЛБТ). Иногда в технической литературе эти трубы упоминаются под несколько неудачным названием «алюминиевые бурильные трубы» (АБТ).

ЛБТ изготовляются из сплава алюминия, имеющего кратно меньшую плотность в сравнении со стальными трубами и имеют почти 3 раза меньший вес в воздухе. Это отношение становится еще больше в среде бурового раствора и увеличивается с увеличением его плотности. Поэтому предельная глубина их спуска в 3-4 раза больше, чем стальных труб.

Замки для легкосплавных бурильных труб предназначены для соединения бурильных труб из легких сплавов и изготавливаются как с правой так и с левой резьбой.

Обозначение типоразмера замка	Диаметр легкосплавной трубы с высаженными внутрь концами	Обозначение замковой резьбы	Наружный диаметр ниппеля и муфты D	Длина замка в сборе L	Масса, кг
по ГОСТ 28487	по стандатру API 7
ЗЛ-90		З-76	2 7/8 Reg			9,5
ЗЛ-108		P-88	3 1/2 Reg			13,8
ЗЛ-116		З-102	NC-38			17,6
ЗЛ-140		P-121	4 1/2 FH			21,7
ЗЛ-152		З-133	NC-50			30,3
ЗЛ-172		З-147	5 1/2 FH			40,0
ЗЛК-110		З-86	NC-31			16,75
ЗЛК-178		З-147	5 1/2 FH			55,09

В нашей стране ЛБТ впервые появились в 70 – х годах прошлого столетия, и основной целью их создания было ускорить СПО при той же характеристике грузоподъемного оборудования буровой установки. В последующем были выявлены и другие важные особенности ЛБТ.

- низкая плотность материала ЛБТ обусловливает кратно меньшую силу прижатия труб к стенкам наклонной скважины; этот эффект усиливается с увеличением зенитного угла скважины;

- алюминиевый сплав имеет почти в 3 раза меньший модуль упругости, легче деформируется, поэтому сила прижатия трубы, обусловленная упругостью труб, меньше, чем при использовании стальных труб;

- ЛБТ изготовляются методом прямого гидравлического прессования, что позволяет получать любую конфигурацию наружной и внутренней поверхности труб;

- ЛБТ имеют более гладкую внутреннюю и наружную поверхности и создают примерно на 20% меньшие гидросопротивления течению бурового раствора;

- материал ЛБТ обладает немагнитными свойствами, что позволяет проводить измерения магнитометрическими инклинометрами через бурильную колонну;

- ЛБТ легко разбуриваются буровым долотом, что очень важно при ликвидации прихваченной колонны, составленной из ЛБТ.

Все перечисленные особенности относятся к положительным свойствам ЛБТ.

Однако им присущи и некоторые отрицательные свойства. Они следующие:

- вследствие низкой твердости материала износ тела ЛБТ происходит более интенсивно;

- алюминиевые сплавы менее стойки к химическому воздействию, что накладывает ограничения на состав бурового раствора;

- алюминиевые сплавы менее термостойки. Так, уже при температуре 150°С предел текучести и пластические свойства сплава начинают падать.

Задача №1

Определить плотность промывочной жидкости для вскрытия продуктивного пласта с целью предупреждения НГВП.

Для скважины глубиной до 1200 м:

_пж = 100* Р_пл * 1,1/ Н_в; ±0,03 г/см³

_пж = 100* 17.5 * 1,1/ 120000 = 0.016г/см³ ±0,03 г/см³

Ответ: _пж= 0.016 г/см³ ±0,03 г/см³

Задача №2

Определить объем скважины и объем промывочной жидкости для бурения скважины на заданной глубине.

Принимаем L =H, скважина вертикальная.

V пр.ж = Vcкв +V цс, м³

V пр.ж = 36 + 40 = 76 м³

Vскв = (π * D2скв * Н) /4 ; м³

Vскв = (3.14 * 0.339² * 400) /4 = 36 м³

где Dскв = Кк * Дд ; м

где Dскв = 1.15 * 0.295 = 0.339 м

Ответ: Vскв = 36 м³; V пр.ж = 76 м³

Задача №3

Определить гидростатическое давление в скважине на заданной глубине.

Принимаем L =H, скважина вертикальная:

Р_гст = ρ_пж *g *Н ; Па

Р_гст = 1.15 * 9.8 * 1200 = 13524 Па

Ответ: Р_гст = 13524Па

Задача №4

Определить объем цементного раствора для крепления кондуктора

Решение:

Vцр = , м³

Vцр = 8м³

где Dскв = Кк * Ддк ; м

где Dскв = 1.2 * 0.295 = 0.35 м

d вн.к = Дк – 2* Ϭ ; м.

d вн.к = 0.245 – 2* 0.008 = 0.229 м.

Ответ: Vцр= 8м³

Задача № 5

Определить объем продавочной жидкости для крепления кондуктора.

Решение:

Vцр = м³

Vцр = 11.9м³

d вн.к = Дк - 2* Ϭ ; м.

d вн.к = 0.245 - 2* 0.008 = 0.229 м.

Ответ: V_цр = 11.9 м³

Задача №6

Определить вес бурильной колонны на заданной глубине

Решение:

L_бк = L – L_убт – L_зд+д ;м

L_бк = 2200 – 25 – 12 = 2163м

Gбт = L_бк * q_п.м. ;кН

Gбт = 2163 * 300 = 648900 кН

Gубт = L_убт * q_убт ; кН

Gубт = 25 * 1500 = 37500 кН

Gбк = G_бт + G_убт + G_зд + G_д ;кН

Gбк = 648900 + 37500 + 11000 + 11000 = 708400 кН

Ответ: G_бк = 708400 кН

Задача №7

Определить количество долот для бурения заданного интервала

Решение:

n_д = (L₂ – L₁) / h = n долот

n_д = (2150 - 2000) / 150 = 1 долото

Ответ: 1 долото потребуется для бурения заданного интервала

Задача №8

Определить механическую скорость бурения при заданных условиях.

Решение:

1. Перевести время бурения в десятичные доли (1 мин =0,167 часа)

2. h= L₂ – L₁ ; м

h= 2150-2000 = 150 м

3. V_мех = h/tб ; м/час

V_мех = 150/21.71=6.9 м/час

Ответ: V_мех = 6.9 м/час

Задача №9

Определить время бурения заданного интервала при фактических показателях работы долота.

Решение:

tб = (L₂ – L₁) / V_мех ; ч

tб = (2150 – 2000) /20 = 7.5 ч

Ответ: t_б= 7.5 ч

Задача №10

Произвести расчет установки цементного моста в заданном интервале.

Решение:

Объем затворяемого цемента, м³:

Vтр.= 0,785 *D²_дк * Кк * (L₂ – L₁) ;м³.

Vтр.= 0,785 * 0.215²_дк * 1.15 * (2150 – 2000) = 6,259м³.

Количество цемента:

Gц. = Vтр * 1,25 * 1,05 ; т

Gц. = 6.259 * 1,25 * 1,05 = 8.2 т

Объем жидкости затворения, м³:

Vжз.= Gц * 0,5 ; м³.

Vжз.= 8.2 * 0,5 = 4.1 м³.

Объем продавочной жидкости, м³:

Vпр.= 0,785* D²вн * (L₁-50); м³

Vпр.= 0,785* 0.114² * (2000-50) = 19.89 м³

где Dвн – внутренний диаметр бурильного инструмента.

Список литературы

1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: учебник для нач.проф.обр. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 с.

2. Голицына О.Л., Попов И.И., Максимов Н.В., Партыка Т.Л. Информационные технологии. Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА -М, 2006. – 544 с.: ил.

3. Дорощенко Е.В., Покрепин Б.В., Покрепин Г.В. Специалист по ремонту нефтяных и газовых скважин: учебное пособие. Серия «Профессиональная подготовка». – Волгоград: Издательский Дом «Инфолио», 2009. – 288 с.

4. Калинин А.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин. Российский государственный геологоразведочный университет. -: Изд.ЦентрЛитНефтеГаз. – 2008, 848 с.

5.Калинин А.Г., Ганджумян Р.А., Мессер А.Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин.-М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2005

6. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов. _СПб.: Недра, 2008. – 488с.