§ 5. Утяжеленные бурильные трубы
Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) служат в основном для создания осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, необходимой для разрушения породы на забое. Применение УБТ позволяет повысить скорость бурения скважин, уменьшить искривление скважин, создать более благоприятные условия для работы бурильных труб и увеличить срок их службы. С помощью веса УБТ колонна бурильных труб поддерживается в растянутом состоянии, т. е. достигается ее прямолинейность и более равномерный износ. Применяют УБТ главным образом при бурении вертикальных или слабо наклонных скважин. К началу 70-х годов были разработаны конструкции УБТ из стали марки 32Г2С с замковыми соединениями, изготовленными из стали марки 40ХН и присоединяемыми сваркой встык (УБР-РПУ) или замковой резьбой (УБТ-Р).
Утяжеленные бурильные трубы УБТ-РПУ, предназначенные для бурения разведочных скважин диаметром 93 и 76 мм, имеют приваренные элементы резьбового соединения (рис. 5.13,а). Труб-
а 3 1 Z
Рис
5.13.
Конструкция УБТ:
а
—
с приваренными элементами замкового
соединения, б,
в —
с ниппельно-замковым соединением, 1
—труба, 2,
3 —
элементы замка, 4 — ниппель
ные заготовки и замки имеют одинаковый диаметр, соединения замкового типа — коническую резьбу с упором по торцу. Конусность резьбы 1:16, шаг —6,35 мм, угол профиля 60°, глубина резьбы
137 мм. Для повышения прочности резьбовых элементов на концах резьб сделаны разгрузочные канавки А и цилиндрические шейки В (проточки и расточки), образующие дополнительные поверхности сопряжений, которые предотвращают перекосы резьбовых элементов при их свинчивании и развинчивании. Кроме того, с целью снижения напряжений и изгиба в резьбовых соединениях и для уменьшения жесткости по наружной поверхности их корпуса делаются широкие цилиндрические проточки Д. На обоих элементах замкового соединения имеются прорези (площадки) Г для захвата ключом или подкладной вилкой. Для повышения стойкости УБТ против абразивного износа наружную поверхность труб и замков подвергают высококачественной закалке на глубину 2—2,5 мм в трубах и 3—3,5 мм в замках.
Утяжеленные бурильные трубы УБТ-Р имеют ниппельнозамковые соединения по типу СБТМ. На концах УБТ нарезана внутренняя трубная резьба. Такие трубы можно соединять в свечи ниппелями, имеющими на обоих концах наружную резьбу (рис. 5.13,6). Свечи в колонне соединяются с помощью замков, состоящих из двух частей. Концы одной части снабжены двумя наружными резьбами одна из которых —трубная, а другая —замковая (рис. 5.13,в). Концы второй части замка имеют соответственно наружную трубную резьбу и внутреннюю замковую. Изготавливают УБТ-Р из стали марки 32Г2С, соединительные элементы —из стали марки 40ХН, подвергающиеся объемной термообработке. С целью повышения износостойкости наружную поверхность труб и соединительных элементов и их резьбы подвергают закалке: трубы на глубину 2—4 мм, замки —3—3,5 мм и замковая резьба на
5—5 мм (от вершины витка). Преимущество УБТ такой конструкции заключается в возможности быстрой замены вышедших из строя замковых соединений, что увеличивает срок службы труб почти в два раза, стоимость которых существенно выше, чем замков.
В зарубежной и отечественной практике делаются попытки создать УБТ с уменьшенной поверхностью, контактирующей со стенками скважины. Это достигается за счет расположения по наружной поверхности труб спиральных канавок, снижающих гидравлические потери при небольших зазорах между УБТ и стенками скважины. При этом улучшаются условия выноса шлама, но снижается вес УБТ. Трубы такого типа были разработаны Днепропетровской группой отделов Института минеральных ресурсов (ДГО ИМР). Характеристика УБТ приведена ниже.
Тип |
УБТ-РПУ |
|
УБТ-Р |
|
Наружный диаметр, мм |
89 |
73 |
73 |
57 |
Толщина стенки трубы, мм |
22 |
19 |
19 |
13 |
Минимальный внутренний диа |
28 |
28 |
22 |
22 |
метр, мм |
|
|
|
|
Длина трубы, мм |
4625 |
4620 |
4680 |
4500 |
Масса 1 м трубы, кг |
40,0 |
29,4 |
25,3 |
14,1 |