книги / Трубы нефтяного сортамента

ступени определяют по формулам (4.56), (4.57), ДJIИНЫ секций вто­

рой ступеНIlпо формулам (4.54), (4.55), при этом

При использовании клиновых захватов для спуско-подъемных операций щ)очность верхней трубы секции проверяют согласно вы­

раженш')

момента~lII, величины которых приведены в гл. 5.

Особенности расчета бурильных КОЛОНН при бурении с плавучих

средств

Бурение скважины с плавучих средств связано с' перемещения­

ми судна под влиянием ветра, течений и других факторов. В общем случае судно может получить линейное и угловое перемещение от­

носите.1ЬНО оси скважины. Судно может перемещаться в направле­

нин I<aK горизонтальной, так и вертикальной оси; JЮВОРОТ судна со­

вершается вокруг тех же осей. Смещение судна относительно оси

скважины, поворот судна, а также непосредственно влияние волн и

течений на бурильную колонну приводят К возникновению в 'Гру­

бах, нахо.J.ЯЩИХСЯ в воде, изгибающих моментов [14].

Общая величина изгибающего момента

(4.59)

где М1 - момент от смещения судна (в горизонтальном направле­ нии); А12 - момент от качки (поворота) судна; Мз - момент от по·

перечных сил волнового напора и течений.

На рис. 4.3. схематично показано положение судна и бурильной колонны до И после приложепия указанных нагрузок. Наиболее на­

гружены концевые участки колонны, расположенные у устья и дна

моря.

Общее напряжение в трубах с учетом изгибающих моментов оп­

ределяют из выражения

жины L (l<L/20) влиянием распределенной нагрузки веса колонны

на длине l можно пренебречь. Изгибающий момент (В Н· м) при

lyP/EI>40 будет:

151

у У'СТЬ51

М = k V Е1 Р (~+ в +~); (4.61)

7)удельный вес бурового раствора уж=I,4·10i Н/м2 ;

8)бурят в осложненных условиях.

Расчет УБГ. Находим диаметр и длину УБТ. Диаметр определяется кон­

струкцией скважины и необходимой жесткостью труб при ИЗl1ибе.

Из табл. 4.4 следует, что рекомендуемый диаметр УБТ 254 мм. Так как отношение диаметров труб и УБТ меньше 0,7, то УБТ составим из несколышх

диаметров: 254, 203 и 178 мм.

Общая масса УБТ должна состав'ить

Длины трех размеров УБТ принимаем равными соответственно: [1=36 н.

12= 18 м, 1з=9 м, тогда общая масса составит

QT = 36·296+ 18·192 +9·156= 15,3.103 кг,

что находится в пределах требуемой величины.

Расчет бурильных труб. Для нижней секции выбирае~I трубы с высажен­ ными внутрь концами по ГОСТ 631-75 размером НОХ 10 группы прочности Е.

152

Напряжения изгиба определим по формулам (4.32), (4.33) для сечениSl z=O.

Тогда

ГЛАВА 5

ЭКСПЛУАТАЦИЯ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Сборка и комплектование бурильных труб

Все бурильные трубы сборной конструкции и их соединительные эдементы (замки и соединительные муфты), признанные годными после внешнего осмотра, инструментального обмера основных раз­ меров и контрольной проверки качества нарезки резьб гладкими и резьбовыми калибрами, подлежат свинчиванию с замками.

Сборка труб с высаженными внутрь и наружу концами типов 1 и 2 по ГОСТ 631-75 производится в горячем состоянии в соответст-

153

вии 'с' действующей Инструкцией [3], а труб с высаженными внутрь

И наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (ти­

пы 3 и 4 по ГОСТ 631-75) - по специальной Инструкции ВНИИБТ

-РД 39-2-286-79 [8].

Для лучшего сопряжения соединяемых деталей (типы 1 и 2 по

ГОСТ 6:31-75) необходимо производить сеol'lективный подбор зам­

КОВЫХ деталей (или соединительных муфт) к трубам по фактиче­

ским нйтягам резьб.

На l:онец трубы с резьбой, имеющей натяг в пределах ПJ}ЮСОВО­ го допуска (2,4-4,8 мм), подбирают для навинчивания замковую деталь с резьбой, имеющей натяг в пределах минусового допусr...:а (8-5,6 мм), и, наоборот, на конец трубы с резьбой, имеющей на­

тяг в пределах МИ,нусового допуска (2,4-0 мм), навинчивают зам­

КОВУЮ деталь с повышенным натягом в пределах 8-10,4 мм. На конец трубы с резьбой, имеющей номинальный натяг 2,4 мм, на­

винчивают замковую деталь с номинальным натягом резьбы. Сле­

довательно, суммарные натяги при сборке труб типов 1 и 2 .(ГОСТ 631-75) с замками (ГОСТ 5286-75) должны составлять 10,4 мм.

При подборе замков к трубам желательно также обратить вни­ мание на отклонения по конусности их резьб. При этом труба и за­ мок ДО.юкны иметь однозначные отклонения со стороны большего диаметра конусов резьбы или, наоборот, только со стороны меньше-

концыl. подобранных деталей (трубы и замка) должны быть за­

маркированы одним и тем же знаком.

Прочность и пло:гность соединения достигаются навинчиванием

вручную на трубу предварительно нагретой замковой детали. Бла­

годаря тепловому расширению нагретая деталь замка может быть

навинчена вручную и доведена до заранее установленных отметок.

При сжатии трубы охлажденным замком создается возможность без больших усилий при креплении создать напряженное состояние

в сопрягаемых деталях. В этом случае заедания резьбы не проис­ ходит. Крепление замков в горячем состоянии - наиболее совершен­ ный метод сборки - получило широкое применение в нефт~про­ мысловой практике.

Контроль процесса свинчивания допускается производить по

метке, нанесенной на трубу с помощью керна. На определенном

расстоянии от торца подготовляемого конца трубы в сторону ее

тела набивают метку,. служащую в дальнейшем ориентиром для

осевого перемещения нагретой детали замка.

Замковые детали рекомендуется нагревать с помощью специаль­ ных установок индукционного нагрева замков УИНЗ-1, рззработан­ HJ,lX в АзНИПИнефти (см. гл. 24). Температуру в процессе нагрева

замков контролируют путем непосредственного измерения соответ­

СТВУ}l)ЩИМ прибором - термоэлектрическим пирометром, отсчета времени нагрева при постоянном режиме работы печи, при помощи реле времени или другими способами, обеспечивающими необходи­

мую точность замера.

154

С целью повышения герметичности резьбу труб перед навинчи­

ванием нагретых замковых деталей смазывают.

Перед свинчиванием извлеченной из печи нагретой детали зам­

ка резьбу ниппеля или муфты очищают от окалины. Для этого зам­ ковую деталь устанавливают вертикально трубным концом вниз, а

затем постукивают молотком по наружной поверхности.

Нагретую деталь замка навинчивают на трубу по ВОЗМОЖНОСТИ

быстро, усилием одного оператора, до полной остановки ее, ПРИ

навинчивании допускается легкое постукивание молотком по замку.

Соединение считается правильно закрепленным, если торец дета­

ли замка совпадает с предварительно поставленной меткой-ориен­

тиром или перекрывает ее. В тех случаях, когда торец детали зам­

ка не дойдет до метки, соединение бракуется. Дополнительное до­

крепление резьбового соединения после охлаждения детали замка

не допускается (процесс навинчивания приводится в гл. 24).

Для обеспечения высокого качества крепления резьбового сое­

динения рекомендуется процесс нагрева и навинчивания замков на

трубы производить в закрытом помещении.

При проведении работ по горячему креплению замков необходи­

мо обеспечить условия техники безопасности, промышленной сани­

тарии и электробезопасности.

При качественной сборке бурильных труб с замками проверка герметичности опрессовкой не обязательна.

Прочности и плотности соединения можно достичь и навинчива­ нием детали замка на бурильную трубу вручную с последующим принудительным докреплением резьбового соединения машинными

ключами с обеспечением необходимого крутящего момента. В этом

случае прочно~ть и плотность соединения достигаются за счет де­

формации сопрягаемых поверхностей, получающейся вследствие

осевого перемещения одной детали по отношению к другой и при­

водящей, как правило, к заеданию и порче резьбы. В настоящее время этот способ почти полностью заменен описанным выше более совершенным способом крепления замков в горячем состоянии.

Все бурильные трубы, поступившие в трубное подразделение,

подготовляются к эксплуатации и на основании заказа-заявки бу­

ровых предприятий, согласоЙанной с производственным объедине­ нием, собираются в комплекты, которые в последующем в значи­ тельной степени упростят их учет и отработку.

В комплект включаются бурильные или утяжеленные бурильные трубы одного типоразмера, одной группы прочности и, если это возможно, одного завода-изготовителя. Запрещается разобщать

комплект. В исключительных случаях разрешается дополнять его

новыми трубами того же типоразмера и такой же группы проч­ ности, что И трубы комплекта, или трубами с более высокими ме­ ханическими показателями. Новые бурильные трубы можно вво­

ДИТЬ в комплект на протяжении только данного календарного го­

да; после окончания года пополнение комплекта новыми трубами

следует прекратить.

Состав комплекта по количеству бурильных труб и д.l1ше не

155

ограничивается, а устанавливается буровым предприятием, как пра-

8И,lО, исходя из проектных глубин скважин, прочностных характе­ ристик труб и удобства их учета.

Каждому комплекту бурильных труб присваивается свой поряд­

ковый номер, а всем трубам, вошедшим в комплект, свои порядко­

вые номера внутри комплекта. Все трубы маркируются. Трубы ком­

П/Jекта маркируют стальными клеймами с высотой цифр и букв не

БО,lее 20 мм с закругленными контурами. Глубина маркировки на

те:,е трубы не должна превышать 1 мм.

М:JРКИРОВКУ наносят на ниппельном конце труб: сборной кон­

СТРУКЦИИ - на высаженной части на расстоянии 20-25 мм от нип­

пеля; труб с приваренными замками - на хвостовике ниппеля на

расстоянип 20-25 мм от конической части; утяжеленных труб­

на теле на расстоянии 300-500 мм от упорного уступа; ведущих­

на цилиндрической поверхности.

МаРЮlровка включает: порядковый номер комплекта, группу

прочности И толщину стенки труб, последнюю llИфРУ года пвода трубы в эксплуатацию и порядковый номер трубы в компле'пе.

Пример маркировки бурильной трубы: 20 Е10 2 41. Здесь 20-

порядковый номер комплекта; Е - группа прочности; 10 - ТОЛЩП­

на стенки; 2 - последняя цифра года ввода в эксплуатацию 11 41- ПОрЯДКОВЫЙ номер трубы в комплекте.

Составление комплекта оформляется специальным актом и к этому акту прилагается опись труб комплекта. На каждый комплект в двух экземплярах составляется отдельный паспорт-журнал. Один

экземпляр паспорт-журнала хранится в трубном подразделении, а

другой экземпляр или выписка из него передается буровому масте­ ру, эксплуатирующему данный комплект труб. Получение буровым

мастером документации на комплект подтверждается распиской по спеЦ'1а.'1ЬНОЙ форме.

Подготовленные и оформленные комплекты бурильных труб пе­ редаются буровым или нефтегазодобывающим предприятиям в со­ ответствии с действующим руководящим документом.

Передача комплекта труб предприятиям и приемка их обратно

в ремонт оформляются соответствующими актами.

Формы упомянутых выше «Заказ-заявки», «Акта на составление ком'плекта», «Описи труб комплекта», «Паспорт-журнала», «Вы­ писки из паспорт-журнала», «Расписки в получении паспорт-жур­ нала» и «Актов на передачу комплекта» приведены в руководящем

документе РД 39-1-456-80 {2].

Все бурильные трубы и замки к ним, утяжеленные бурильные трубы и ведущие трубы, прошедшие контрольную проверку и при­

знанные годными для эксплуатации, включают в действующий парк

бурильных труб трубного подразделения - трубной базы нефте­ предприятия. Парк бурильных труб состоит из труб для выполне­ ния основных работ (оборотных) и из труб ремонтного резерва для ВЫПQлнеНIIЯ вспомогательных работ (необоротных) . К трубам для выполнения основных работ относятся бурильные, утяжеленные и ведущи€ трубы. В состав ремонтного резерва включаются трубы

156

ПРОМЫВ'Jчные, для разбуривания цементных пробок, ловильные, а

также трубы для спуска обсадных колонн секциями и потайных ко­

лонн.

для обеспечения нормальных условий проводки скважины до

ввода ее в бурение для нее создается индивидуальный набор бу­

РИ.ТJЬных труб, объединяющий в единую группу все комплекты, предназнач~нI1ые для данной скважины и обеспечивающие успеш­ ную безаварийную ее проводку. Набор бурильных труб для вы­

полнения основных работ для каждой скважины закрепляют за ней

на все время от начала бурения и до сдачи скважины в эксплуата­

цию. Набор бурильных труб для данной скважины полностью по­

дается на буровую до начала ввода ее в работу или трубы из этого

набора подаются комплектами для бурения каждого последующе­

го интервала. Наборы ремонтного резерва подаются на буровые

по 'лере надобности.

для определения состава индивидуального набора, расчета ко­ личественного и качественного состава парка бурильных труб для основных и вспомогательных работ, а также для расчета потреб­

ности в бурильных трубах на замену изношенных и для пополнения

парка труб следует пользоваться' руководящим документом

рД 39-2-448-80 {4].

Учет работы, начисление износа и списание бурильных труб

Комплектование бурильных, утяжеленных бурильных и ведущих

труб по ТlIпоразмерам с оформлением на них отдельных паспорт­

журналов и эксплуатация их при проводке определенных конкрет­

ных скважин позволяют вести точный учет работы, а также поды­

тожить после списания всех труб величину полной отработки каж­

дого I<о:\шлекта.

В процессе эксплуатации комплекта бурильных труб буровым

мастером в паспорт-журнале регулярно отмечаются подробные све­

дения о работе комплекта труб.

Сведения об авариях с комплектом труб (в соответствии с акта­

ми об авариях) вносятся в специальную форму совместно предста­ вителями бурового предприятия и трубного подразделения. Отмет­ ки о видах профилактических работ и ремонтах комплекта труб в трубном подразделении также вносит в специальные формы пред­ ставитель трубного подразделения.

Формы для учета работы, аварий, профилактики и ремонта ком­

плекта бурильных труб, предусмотренные паспорт-журналом ком­ плекта, приведены в руководящем документе {2]. Там же приведены и формы паспорта и соответствующие формы учета работы, профи­

-тактики И ремонта ведущей трубы.

Для своевременного и качественного обеспечения буровых пред­

.1РИЯТИЙ трубами необходимых типоразмеров, а также с целью пла­

нирования работы трубного подразделения в последнем ведется учет: ПО.lучения, наличия и расхода бурильных труб и заМI\:ОВ; дви-

157

жения комплектов бурильных труб; видов и объемов профилакти­ ческих и ремонтных работ с бурильными трубами.

С целью ежемесячного бухгалтерского учета затрат от проката бурильных труб по статье «Расходы по эксплуатации инструмента при проводке скважин» начисляется условный износ в рублях на бурильные, утяжеленные бурильные, ведущие трубы и замки в за­

висимости от объема проходки в метрах. Сумма условного износа.

подлежащего начислению на все трубы данного КОМП.1екта, pac~

считывается с учетом коэффициента увеличения износа труб по мере роста глубин скважин, определенного для каждого интерва,/1а

глубины через 500 м, и прочих факторов проводки скважины. Зна­

чения этого коэффициента, нормы и расценки условного износа приведены в Прейскуранте порайонных расценок на строительство нефтяных и газовых скважин (ППР) и в Справочнике укрупненных

сметных норм (ЭСН).

При достижении суммы начисленного на комплект условного

износа в рублях 70% от первоначальной стоимости труб н 90% от

стоимости замков, навинченных на трубы или приваренных к ним,

начисление условного износа прекращается, а комплект труб про­

должает эксплуатироваться без начисления износа до полной от­ браковки труб.

Бурильные трубы списывают по фактическому их состоянию на основащш результатов осмотра, дефектоскопии и инструменталь­ ных измерений.

Таблица 5.,1

I(лассификация бурильных труб

158

взавпсимости от фактического износа в процессе эксплуатации

иизменения геометрических размеров трубы переводятся во 11 и

III классы.

В таб.l. 5.1 приводятся степень износа и величины дефектов, при достнжеНIIИ которых трубы переводят в следующий класс. На ос­

новаНП;I ;LaHHbIX табл. 5.1 составлены прочностные характеристики

труб II 11 III классов (приложение 10).

Степень износа замковой резьбы определяется либо по умень­

шению расстояния между упорным уступом ниппеля и упорным

торцоы ~lУфТЫ, либо по уменьшению числа оборотов, необходи­

мого Д.1Я полного свинчивания бурильного замка.

Для резьбы с шагом 6,35 мм (4нХl") и конусностью 1/6 пре­

дею,шш является расстояние между уступом и торцом замковых

деталей, равное 25 мм, для резьбы с шагом 5,08 (5нХ 1") и конус­

ностью ]/4-14,5 мм.

Предельные величины износа бурильных замков по наружной

поверхности даются в табл. 5.2. Первый класс соответствует номи­

нальноиу диаметру замка, второй и третий определяются величи­

ной И3iIоса. При значениях диаметра менее указанных дЛЯ III клас­

са за;ш·ш отбраковываются.

Списание бурильных труб оформляется соответствующим ак­ том, составленным сотрудниками бурового предприятия с участи­ ем представителя трубного подразделения и утвержденным руко­

водство~л бурового предприятия >[3].

Таблица 5.2

Износ БУРIIЛЬНЫХ замков

159

ДефеКТQСКОПИЯ бурильных труб

При бурении нефтяных и газовых скважин могут происходить

аварии, связанные с поломкой элементов бурильной колонны. Наи­

более слабое место в бурильной колонне - резьбовые и сварные соединения бурильных труб с замками, по которым чаще всего

происходят поломки. Установлено, что разрушения труб несят ус­

талостный характер и являются следствием возникновения и раз­ вития трещин на этих участках при воздействии на бурильную ко­

лонну знакопеременных нагрузок.

Для выявления в теле труб и в их соединениях дефе!~тов тппа

несплошностей при их изготовлении, а также и при эксп:;:уатации широко внедряются методы дефектоскопического КОНТРО.1Я качест­

ва труб, позволяющие обнаруживать и определять местоположение

таких дефектов, как закалочные трещины, раковины, закаты, пле­

ны, неметаллические включения и другие нарушения сплошности

металла, к которым можно отнести и усталостные трещины.

Методы дефектоскопии позволяют осуществлять проверку но­ вых труб на участке отделки на трубопрокатных заводах, при про­ филактическом контроле бывших в эксплуатации бурильных труб на проверочном участке трубно-инструментальных баз; а также

непосредственно над устьем скважины при подъеме или спуске бу­

рильной колонны.

Для осуществления дефектоскопического контроля труб в неф­

ТЯfЮЙ промышленности разработаны руководящие документы, со­

держащие методики контроля участков трубной резьбы, сварного шва и тела труб.

Инструкция «Неразрушающий контроль бурильных труб>; пред­

назначена для работников служб дефектоскопии буровых предпри­

ятий нефтяной промышленности Советского Союза и содержит ме­ тодики контроля участков трубной резьбы, сварного шва и тела бурильных труб. Приведенные в ней методики контроля основаны

на ультразвуковом эхоимпульсном методе, при котором акустиче­

ский контакт создается щелевым способом, а в качестве контакт­ ной жидкости обычно используется вода. Включение и ПО.1,готовка

дефектоскопа к работе производятся в соответствии с инструкци­ ями по эксплуатации самого дефектоскопа и установки, в которую

он входит.

для работников лаборатории неразрушающего КОНТРО:IЯ произ­ водственных нефтегазодобывающих объединений предназначена Методика ультразвуковой дефектоскопии зоны сварного шва бу­ рильных труб типа ТБПВ и классификация труб по результатам

контроля (РД 39-2-381-80). В ней приведены приемы и последо­ вательность дефектоскопии зоны сварного шва труб типа ТБПВ с

не полностью удаленным гратом и выявления усталостных трещин.

развивающихся в галтели опорного уступа муфты. а также крите­ рии классификации и отбраковки труб по результатам контроля

сварного шва.

Бурильные трубы с высаженными концами и коническими ста-

Н;О