Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

Г л а в а II

БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

ВЫБОР ТИПА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ

В настоящее время на буровых предприятиях применяют следу­ ющие типы стальных бурильных труб (СБТ): с высаженными внутрь концами; с высаженными наружу концами; с приваренными соедини­ тельными концами; с блокирующими поясками; со стабилизирующими поясками. Кроме СБТ применяют легкосплавные бурильные трубы ЛБТ.

Трубы бурильные с высаженными внутрь концами являются наиболее распространенным типом труб, применяемых при бурении. Основным недостатком труб с высаженными внутрь концами является наличие внутренней высаженной части, которая приводит к значи­ тельным гидравлическим потерям; особенно существенным стано­ вится этот недостаток при бурении глубоких скважин и применении гидромониторных долот и турбобуров. Для бурения электробурами эти трубы следует считать непригодными. Особенно значительными гидравлические потери становятся при применении труб малого диаметра (меньше 114 мм) и труб с большой толщиной стенки. По­ этому эти трубы рекомендуется применять при роторном способе бурения.

Трубы бурильные с высаженными наружу концами имеют глад­ копроходное сечение, в результате чего гидравлические потери значительно меньше, чем в трубах с высаженными внутрь концами. Поэтому трубы с высаженными наружу концами могут применяться при турбинном, роторном способах бурения и электробурении.

Трубы бурильные с приваренными соединительными концами выпускаются трех типов:

ТБП — трубы бурильные с приваренными соединительными кон­ цами, гладкие. Предназначены для бурения скважин турбинным способом;

ТБПВ — трубы бурильные с приваренными соединительными концами с высадкой наружу. Предназначены для бурения скважин турбинным и роторным способами;

13

ТБПВЭ — трубы бурильные с приваренными соединительными концами для электробурения.

Трубы бурильные с блокирующими поясками (ТББ) отличаются от труб с высаженными внутрь концами наличием блокирующих поясков на концах трубы, цилиндрической резьбы, упорного соеди­ нения трубы с замком, тугого сопряжения резьбы трубы с замком. Эти трубы рекомендуется применять при роторном способе бурения.

Трубы бурильные со стабилизирующими поясками отличаются от бурильных труб с высаженными внутрь и наружу концами нали­ чием гладких участков трубы непосредственно за навинченными ниппелем и муфтой замка и стабилизирующих уплотнительных пояс­ ков на замках, конической трапецеидальной резьбы с сопряжением по внутреннему диаметру и одной стороне профиля, упорного соеди­ нения трубы с замком, тугого сопряжения резьбы трубы с замком.

Бурильные трубы со стабилизирующими поясками выпускаются двух типов:

ТБВ — трубы бурильные с высаженными внутрь концами. Ре­ комендуется применять при роторном бурении;

ТВН— трубы бурильные с высаженными наружу концами. Ре­ комендуется применять при роторном, турбинном способах бурения и электробурении.

Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) предназначены для тур­ бинного и роторного способов бурения, изготовляются с высажен­ ными внутрь концами. Одним из важных преимуществ труб ЛБТ является их легкость, что позволяет бурить скважины глубиной

7000-10 000 м.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) являются важнейшей составной частью бурильной колонны. Они предназначены для уве­ личения жесткости, продольной устойчивости и веса нижней части бурильной колонны, работающей на сжатие и создающей необходи­ мую нагрузку на долото.

Утяжеленные бурильные трубы изготовляются круглого сечения с различной конфигурацией верхней части. УБТ трехгранного се­ чения с прямыми или спиральными гранями применяются для уменьшения искривления скважины. Эти трубы имеют несколько меньшую жесткость, чем трубы круглого сечения, но хорошо цент­ рируются в скважине, так как их диагональ выбирается меньше диа­ метра долота на 4—5 мм.

Длина УБТ, установленных в нижней части бурильной колонны иногда составляет 200—300 м.

Применяется также утяжеленные бурильные трубы сбалансиро­ ванные (УБТС) и сверхутяжеленные бурильные трубы СУБТ.

тРУб диаметром D = 140 мм и D = 127 мм с толщиной стенки б =

14

= 10 мм. Удельный вес глинистого раствора угл = 1,25гс/см3; производительность насосов Q = 30 л/с; структурная вязкость рас­ твора 1] = 1-10-3 кгс-с/м2; динамическое напряжение сдвига рас­

твора то = 0,816 кгс/см2.

Требуется определить, какого диаметра бурильные трубы более рационально применять для проводки скважины данным размером долота.

Решение. Рациональный диаметр бурильных труб определяется из условия минимума суммы гидравлических сопротивлений в трубах и кольцевом пространстве.

Определим потери давления в 140-мм бурильных трубах по фор­ муле

Ртр 8 2 ,6 ^ тр ^ Угл. р»

где Хтр — безразмерный коэффициент гидравлических сопротивле­ ний бурильных труб.

Для определения Ятр необходимо определить обобщенный крите­ рий Рейнольдса

гДе Угл. р = 1)25 гс/см3 (1250 кгс/м3) — удельный вес глинистого рас­

Режим течения глинистого раствора в бурильных трубах турбулент­ ный* (см. главу III).

Тогда

15

Определим потери давления в кольцевом пространстве при буре­ нии трубами диаметром 140 мм по формуле

где Хк п — коэффициент гидравлического сопротивления кольцевого пространства.

Для определения ККшп необходимо определить обобщенный кри­ терий Рейнольдса

Re* Угл. рУк. п (Рд—D) g

где vK п — средняя скорость течения глинистого раствора по коль­ цевому пространству

9,81 ( l - Ю -з+0,816 °’2g3 Q9°^ 40)

Режим течения глинистого раствора в кольцевом пространстве ламинарный (см. главу III).

Тогда

Подставляя значения, получаем

Таким образом, суммарные гидравлические потери давления в 140-мм бурильных трубах и 243-мм кольцевом пространстве равны

Р--- Ртр + Рк. п-

р= 26 + 18,8 = 44,8 кгс/см2.

Аналогично определим потери давления в 127-мм бурильных трубах и 243-мм кольцевом пространстве.

Ртр = 8 2 ,6 Х тр db «гл. р-

Re* Угл. рутр^

16