Бурильная колонна, виды бурильных труб
ВВЕДЕНИЕ
бурильный колонна патент инновация
Активное развитие нефтедобывающей отрасли, усложнение процессов бурения и добычи углеводородов требуют качественной подготовки персонала. Одно из направлений этой подготовки -- использование тренажерных систем реального времени, имитирующих рабочую среду для обучаемого.
Основное назначение бурильной колонны обеспечить гидравлическую и механическую связь работающего на забое долота и ствола скважины с поверхностным механическим и гидравлическим оборудованием. Одновременно бурильная колонна служит инструментом для доставки на глубину буровых и колонковых долот, различных исследовательских приборов и устройств, снарядов и аварийно-ликвидационных приспособлений.
Две главные функции выполняет бурильная колонна в процессе проходки ствола:
- вращает долото и одновременно передает на него осевую нагрузку;
- создает замкнутую циркуляцию агента через забой скважины, обеспечивая очистку ствола от выбуренной породы и привод погружных гидравлических двигателей.
Цель исследования: рассмотреть оборудование и материалы для реконструкции и восстановления скважин.
Задачи реферата:
- Рассмотреть патенты и инновации в выбранной теме.
- Провести анализ оборудования.
- Провести анализ статей по теме работы.
ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БУРИЛНЫХ КОЛОННАХ
Для проводки скважины необходимо иметь, кроме буровой установки или ремонтно-бурового агрегата, набор бурового инструмента. К этому инструменту относятся бурильные трубы с соединительными элементами, переводники, породоразрушающий буровой инструмент (бурильные долота, бурильные головки), забойные двигатели, из которых формируется бурильная колонна. В соответствии с ГОСТ 631-75 выпускаются стальные бурильные трубы различных групп прочности (Д, К, Е, Л, М, Р, Т) с изменением предела текучести от 380 до 1000 МПа и временного сопротивления разрыва от 650 до 1100 МПа.
Трубы диаметром 60-102 мм имеют длину 6, 8 и 11,5 м; трубы. В диаметром 114-168 мм - 11,5 м.
Выпускаются следующие виды бурильных труб:
трубы бурильные с высаженными внутрь концами (ТБВ);
трубы бурильные с высаженными наружу концами (ТБН);
трубы бурильные с приваренными замками (ТБПВ, ТБПН, ТБПК);
трубы бурильные с высаженными внутрь концами и стабилизирующими поясками (ТБВК);
трубы бурильные с высаженными наружу концами и стабилизирующими поясками (ТБНК);
легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ), которые называют также алюминиевыми бурильными трубами (АБТ);
импортные бурильные трубы.
Исходя из условий работы бурильной колонны рекомендуется: для бурения неглубоких вертикальных скважин роторным способом использовать бурильные трубы типа ТБВ, ТБН, ТБВК, ТБГТВ и ТБПК;
для бурения глубоких скважин в осложненных условиях - трубы типа ТБВК, ТБНК, ТБПВ, ТБПН и ТБПК; для бурения вертикальных скважин с использованием забойных двигателей - трубы типа ТБН, ТБНК, ТБПВ и ТБПК; для бурения наклонно направленных скважин с использованием забойных двигателей - трубы типа ТБНК, ТБПВ и ТБПК.
Легкосплавные бурильные трубы по своим механическим свойствам несколько уступают стальным бурильным трубам группы прочности Д, но обладают и рядом преимуществ. Предельные глубины спуска бурильных колонн, составленных из ЛБТ (АБТ), значительно превышают предельные глубины спуска стальных бурильных колонн. ЛБТ (АБТ) диамагнитны, что позволяет замерять зенитные и азимутальные углы скважины без подъема колонны. За счет меньшей шероховатости внутренней поверхности труб гидравлические сопротивления в ЛБТ (АБТ) примерно на 20% ниже по сравнению со стальными бурильными трубами аналогичного сечения.
Однако ЛБТ (АБТ) имеют и недостатки. Нельзя эксплуатировать бурильные колонны, включающие ЛБТ (АБТ), при температурах выше 150°С, а также при наличии в скважине бурового раствора с рН > 10 недопустима установка кислотных ванн.
Легкосплавные бурильные трубы рекомендуется применять при бурении скважин с использованием забойных двигателей.
Кроме перечисленных бурильных труб, вверху бурильной колонны имеется ведущая труба, присоединяемая к стволу вертлюга. Ведущая труба имеет квадратное сечение, поэтому ее часто называют квадратом. Она состоит из квадратной (или шестиугольной) толстостенной штанги с внутренним каналом, верхнего переводника для соединения с вертлюгом и нижнего переводника. Для предохранения резьбы нижнего переводника от износа при частых свинчиваниях и развинчиваниях во время наращивания бурильной колонны на него навинчивается предохранительный переводник.
При спуско-подъемных операциях отвинчивают или свинчивают сразу несколько труб. Комплект таких труб называется свечой. Свеча имеет разную длину в зависимости от высоты выше.
Бурильные трубы бывают обычной и повышенной (П) точности изготовления.
ГЛАВА 2. Общее представление инновации в выбранной теме
2.1 Патент «Бурильная колонна»
Рисунок 1. Бурильная колонна
Автор патента: ШТИМПФЛЕ-ЦИГЛЕР Андреас (DE)
Изобретение относится к бурильной колонне. Бурильная колонна содержит два элемента, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в отношении поворота. Каждый элемент бурильной колонны содержит внутреннюю трубу и наружную трубу. Между ними образована кольцевая приемная полость. Каждый элемент бурильной колонны имеет провод передачи энергии или данных. Провод проходит вдоль продольной оси бурильной колонны. Провода передачи энергии или данных соединены каждый с индукционной катушкой. При этом для передачи энергии или данных вдоль бурильной колонны индукционные катушки выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом. Первый элемент бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой на наружной окружной периферии своей внутренней трубы. Второй элемент бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой на внутренней окружной периферии своей наружной трубы. Индукционные катушки выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении. Причем, по меньшей мере, два сегмента разъемно соединены друг с другом. Изобретение обеспечивает компактное и легко выполняемое в порядке дооснащения соединение для проводов передачи энергии или данных, упрощение операций, выполняемых с индукционными катушками. 9 з.п. ф-лы, 23 ил.
Изобретение относится к бурильной колонне, содержащей, по меньшей мере, два элемента колонны, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в окружном направлении, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Каждый элемент бурильной колонны содержит внутреннюю трубу и наружную трубу, между которыми образована кольцевая приемная полость. Далее, каждый элемент бурильной колонны имеет провод передачи энергии и/или данных, который проходит вдоль продольной оси бурильной колонны. Провода передачи энергии и/или данных элементов бурильной колонны соединены каждый с индукционной катушкой, при этом для передачи энергии и/или данных вдоль бурильной колонны индукционные катушки выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом.
Бурильная колонна может быть, в частности, бурильной колонной земляного бура для проходки буровых скважин в грунте. Такие скважины бурят для улучшения оснований под строительство или для возведения буронабивных свай или изоляционных стен в грунте.
Поскольку буровые скважины часто имеют значительную глубину или длину, бурильные колонны обычно выполняют составными из множества отдельных элементов. Отдельные элементы бурильной колонны снабжены на своих концах соединительными устройствами для механического соединения с соседним элементом. Так, например, на первом конце элемента бурильной колонны имеется вставляемая, т.е. охватываемая присоединительная область, а на втором, противоположном конце имеется охватывающая присоединительная область. За счет этого можно соединить в одну бурильную колонну или бурильную штангу множество по существу одинаковых элементов бурильной колонны. При этом важно, что должны быть соединены не только наружные трубы, но также и внутренние трубы.
При проходке буровых скважин часто желательно передавать оператору бурильной установки данные о положении внутри скважины, в особенности о положении бурильного наконечника. Такие данные могут содержать, например, значения давления или температуры, угол наклона или содержание солей в скважине. Кроме того, при определенных способах бурения может быть желательно передавать на бурильный наконечник или бурильную головку такие данные как эксплуатационные параметры. Для этих целей известно решение, в котором в бурильной колонне предусмотрены провода передачи энергии и/или данных, по которым вдоль бурильной колонны может передаваться информация.
Задачей изобретения является создать в бурильной колонне, состоящей из элементов с внутренней и наружной трубой, компактное и легко выполняемое в порядке дооснащения соединение для проводов передачи энергии и/или данных.
Бурильная колонна по изобретению отличается тем, что первый элемент бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой на наружной окружной периферии своей внутренней трубы, а второй элемент бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой на внутренней окружной периферии своей наружной трубы, при этом индукционные катушки выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении.
Другая функция внутренней трубы может состоять также во вводе затвердевающей суспензии. Для устройства буронабивных свай после проходки скважины при вытягивании из нее бурильной колонны через внутреннюю трубу в скважину может подаваться бетон. Таким образом, внутренняя труба может быть также названа трубой бетонирования.
Первая основная идея изобретения заключается в том, чтобы взаимодействующие индукционные катушки не были расположены на одной и той же трубе, то есть не на каждой внутренней трубе или на наружной трубе. Вместо этого предложено расположить первую индукционную катушку на внутренней трубе, а вторую индукционную катушку - на наружной трубе элемента бурильной колонны. Таким образом, согласно изобретению, индукционные катушки находятся между внутренней бурильной колонной и наружной бурильной колонной. За счет этого остаются свободными торцевые стороны или соединительные области элементов бурильной колонны, так что могут использоваться дальше обычные соединительные системы. При этом расположение индукционных катушек в соответствии с изобретением обеспечивает возможность простого дооснащения имеющихся бурильных колонн при сохранении возможности использования имеющихся соединительных систем, в особенности на наружных трубах.
Другая основная идея изобретения состоит в том, чтобы расположить взаимодействующие индукционные катушки таким образом, чтобы после соединения элементов бурильной колонны друг с другом индукционные катушки перекрывались в радиальном направлении, то есть были расположены, по меньшей мере, частично радиально относительно друг друга. Радиальное относительное расположение индукционных катушек также способствует лучшей возможности дооснащения, так как осевые торцевые стороны элементов бурильной колонны остаются свободными.
Согласно изобретению для облегчения установки индукционных катушек, они выполнены из нескольких сегментов. Под этим признаком имеется в виду, что индукционные катушки выполнены не в виде единых деталей, а собраны из нескольких частей. Отдельные части или сегменты образуют кольцевые сегменты кольцевых катушек.
Удобство технического обслуживания бурильной колонны может достигаться за счет того, что наружная труба первого и/или второго элемента бурильной колонны снабжена открываемой крышкой для доступа к проводу передачи энергии и/или данных.
2.2 Патент «Двойная бурильная колонна»
Автор патента: Лачинян Л.А.
Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных трубах. Сущность изобретения заключается в том, что двойная бурильная колонна включает двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, на торцевой поверхности ниппеля со стороны, противоположной его резьбе, выполнена расточка, образующая внутренний цилиндрический выступ, с возможностью его контакта с концом внутренней трубы, в муфте с противоположных торцевых сторон выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы, с возможностью контакта одного из них с концом внутренней трубы, а другого со стороны резьбы муфты - с торцом резьбового конуса ниппеля другой двойной бурильной трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля и муфты выполнены сквозные продольные каналы. Изобретение позволяет повысить надежность путем улучшения герметизации и увеличения прочности двойной бурильной колонны. 3 ил.
Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных колоннах.