3.3. Утяжеленные бурильные трубы

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) представляют собой горячекатаные толстостенные трубы кольцевого сечения (рис.7). Известны конструкции утяжеленных бурильных труб квадратного сечения, а также с продольными либо спиральными канавками на наружной поверхности.

Утяжеленные бурильные трубы по ТУ 14-3-164-73 изготовляют двух типов: гладкие по всей длине (рис.7, а) и с конусной проточкой (рис.7, в), облегчающей захват и удержание трубы. Достаточная толщина стенок позволяет нарезать на концах трубы крупную коническую резьбу по подобию соединительной резьбы бурильных замков. Наддолотные УБТ в отличие от других имеют на обоих концах внутреннюю резьбу (рис.7, б, г).

В бурении широко применяются сбалансированные утяжеленные бурильные трубы УБТС, отверстие и наружную поверхность которых механически обрабатывают, что обеспечивает прямолинейность отверстия и совпадение его оси с осью бурильной трубы.

3.4. Резьбовые соединения труб

Трубы, муфты, переводники и другие элементы бурильной колонны соединяются коническими резьбами, которые по сравнению с цилиндрическими резьбами обладают важными для условий бурения преимуществами. Натяг, создаваемый при свинчивании конической резьбы, обеспечивает надежную герметизацию стыкуемых элементов бурильной колонны. В отличие от цилиндрической резьбы число оборотов, необходимое для свинчивания и развинчивания конической резьбы, не зависит от числа ниток, находящихся в сопряжении, и составляет

n=(2h+∆)/KP,

где h - рабочая высота профиля резьбы; ∆ - диаметральный натяг свинченного соединения; К - конусность резьбы; Р – шаг резьбы.

Из формулы следует, что число оборотов, необходимое для свинчивания, уменьшается при увеличении шага и конусности резьбы. Поэтому бурильные замки и другие часто свинчиваемые и развинчиваемые детали имеют более крупную коническую резьбу. При свинчивании ниппель бурильного замка входит в муфту на достаточную глубину и благодаря этому обеспечивается самоцентрирование подвешенной к талевому механизму бурильной свечи относительно колонны труб, удерживаемой на столе ротора. Следует учитывать, что с увеличением шага и конусности уменьшается число ниток, находящихся в зацеплении. Увеличение глубины и шага резьбы повышает ее износостойкость и сопротивляемость смятию, но приводит К нежелательному уменьшению площади сечения под резьбой.

Резьба бурильных труб

Рис.8.:1-линия, параллельная оси резьбы; 2-линия среднего диаметра резьбы

Коническая резьба по сравнению с цилиндрической того же диаметра обеспечивает более высокую прочность соединения на растяжение за счет большей площади опасных сечений, совпадающих с последними нитками резьбы. Для перенарезки конической резьбы достаточно отрезать 15-30 мм от торца резьбы.

Конические резьбы имеют различные профили. В трубах нефтяного сортамента наиболее распространены конические резьбы треугольного профиля с углом при вершине 60⁰, сопряжением по боковым сторонам профиля и зазорами по наружному и внутреннему диаметрам резьбы (рис.8).

Конусность К определяется как разность одноименных диаметров (d₁ и d₂) в двух сечениях, перпендикулярных к оси, отнесенная к расстоянию между этими сечениями:

Угол между образующей конуса и осью резьбы называют углом уклона. Угол уклона φ и конусность связаны между собой зависимостью .

Основные параметры профиля трубной резьбы (по ГОСТ 631-75): шаг резьбы Р, мм; глубина h₁, мм; рабочая высота профиля, мм; конусность К, угол наклона φ.