Строительная колонна — важная часть при бурении водяных, геотермальных скважин, а также нефтяных и газовых скважин. Она передает вес и вращательное движение с буровой установки к буровой коронке, позволяя ей разрезать различные подземные породы. Множество деталей, составляющих строительную колонну, необходимы для обеспечения безопасности, стабильности и эффективности бурения. В этой статье будет рассмотрены основные компоненты строительных колонн, их назначение, состав и требования к обслуживанию.

Что такое строительная колонна?

Буровые трубы и связанные с ними части собираются в колонну, называемую строительной колонной, которая соединяет буровую коронку с поверхностью буровой установки. Она играет важную роль в стабилизации скважины, циркуляции бурового раствора и передаче мощности.

Высококачественные материалы и правильное обслуживание необходимы для долговечности и эффективности строительной колонны, поскольку она рассчитана выдерживать сильное давление, температуру и механические нагрузки.

Основные элементы буровой трубы 

Ниже я опишу следующие важные элементы буровой трубы:

1. Строительная колонна

Буровая труба, составляющая большую часть строительной колонны, передает вращательное усилие с поверхности к буровой коронке и служит каналом для бурового раствора.

Характеристики буровой трубы включают:

• Сделана из алюминия или высокопрочной стали
• доступна в различных длинах, обычно от 9 до 10 метров
• соединения с резьбовыми соединениями для соединения
• Разработана для выдерживания высокого давления, крутящего момента и натяжения

Толщина стенки, марка материала и тип соединения буровых труб определяют их классификацию. Для предотвращения проблем во время буровых работ важна правильная обработка и осмотр.

2. Колпачки для бурения

Прямо над буровой коронкой расположены толстостенные, тяжелые трубчатые элементы, называемые колпачками для бурения. Их основная задача — увеличить вес буровой установки для более эффективного проникновения в сложные горные породы.

Особенности колпачков для бурения включают:

• Сделаны из немагнитных материалов или цельной стали.
• Значительно тяжелее обычных буровых труб
• Минимизируют вибрации и изгибы строительной колонны.
• Помощь в управлении направлением и стабильностью.

Спиральные канавки часто используются в буровых колоннах для снижения вероятности дифференциального залипания в 

скважине.

3. HWDP, или тяжелая бурильная труба

Тяжеловесная буровая труба — это тяжелая буровая труба (Har drill pipe). Она уменьшает нагрузку на буровой ствол, обеспечивая при этом повышенную прочность и гибкость.

Особенности HWDP:

• Более тяжелая и толстая, чем стандартные буровые трубы
• Служит мостом между жесткими буровыми колоннами и гибкими буровыми трубами.
• Уменьшает усталостные отказы за счет поглощения ударных нагрузок
• Помогает контролировать отклонение скважины

Как горизонтальные, так и наклонно-направленные операции бурения часто используют HWDP.

4. Буровая коронка

Режущий инструмент на конце буровой колонны называется буровой коронкой. Во время бурения она отвечает за разрушение и дробление горных пород.

Буровые коронки бывают нескольких видов, таких как:

• Роликовые конусные коронки (Tricone коронки) – Триконовые или роликовые конусные коронки используются для мягких и средне-твердых пород.
• PDC (Поликристаллический алмазный компакт) – Для сложных пород используются PDC (Поликристаллический алмазный компакт) коронки.
• Алмазные коронки – Алмазные коронки применяются для бурения через твердые породы.

При выборе буровых коронок необходимо учитывать твердость породы, скорость бурения и условия эксплуатации.

5. Соединения и соединительные элементы инструментов

Резьбовые соединения на концах буровых штанг, HWDP и буровых труб называются инструментальными соединениями. Они обеспечивают прочные, надежные соединители, позволяющие собирать и разбирать буровой ствол.

Типичные виды инструментальных соединений:

• API-вращающиеся соединения с плечом (RSC): Стандартизированные отраслевые соединители, известные как API-вращающиеся соединения с плечом (RSC).
• Премиум-соединения: Используются при наклонном или высоконапорном бурении

Чтобы избежать отказов, инструментальные соединения должны быть правильно смазаны и затянуты по моменту.

6. Система верхнего привода или Kelly

Буровой ствол получает вращательное усилие от Kelly (при роторном бурении) или системы верхнего привода (на современных установках).

• Кели Драйв: Труба, проходящая через вращающийся стол, который имеет квадратную или шестиугольную форму.
• Верхний привод: Моторизованный метод, уменьшающий человеческие усилия и повышающий эффективность бурения

Системы верхнего привода являются основой современных буровых установок для повышения производительности и безопасности.

7. Стабилизирующие агенты

Нижний узел (BHA) оснащен стабилизаторами, чтобы предотвратить изгиб и отклонение бурового ствола. Функции стабилизатора включают:

• Улучшение контроля за направлением
• Снижение износа буровых долот и штанг.
• Уменьшение диаметра скважины.

В зависимости от потребностей бурения стабилизаторы могут быть фиксированными лезвиями, сменными лезвиями или регулируемыми.

Важность обслуживания буровой колонны

Поскольку компоненты буровой колонны подвергаются высоким уровням механических нагрузок, тепла и давления, их необходимо регулярно обслуживать и проверять для обеспечения их работоспособности и безопасности.

Типичные проблемы буровой колонны:

• Усталостное разрушение –Причиной усталостного разрушения является циклическая нагрузка.
• Коррозия и износ –Суровые условия и буровые жидкости вызывают износ и коррозию.
• Повреждение резьбы –Повреждение резьбы, вызванное неправильной обработкой или чрезмерным крутящим моментом.
• Дифференциальное залипание –Когда буровая колонна застревает в скважине, это называется дифференциальным залипанием.

Процедуры обслуживания:

• Регулярно проверяйте наличие трещин, износа резьбы и ухудшения материала.
• Для предотвращения коррозии используйте добавки в буровую жидкость.
• Для равномерного распределения износа часто вращайте буровые трубы.
• При соединении соблюдайте правильные параметры крутящего момента.

Правильное обслуживание может увеличить срок службы буровой колонны и избежать дорогостоящих поломок во время буровых работ.

Часто задаваемые вопросы 

1. Какую роль играет буровая колонна в буровых операциях?

Буровая колонна используется для:

• Передача вращающего момента от установки к сверлу
• Нагрузка на сверло (WOB) для обеспечения резки пород
• Транспортировка бурового раствора (муд) для охлаждения и очистки сверла
• Поддержание стабильности скважины для предотвращения обрушения

2. Из какого материала изготавливают буровые трубы?

Для изготовления легких буровых труб обычно используют высокопрочную легированную сталь или алюминий. Глубина бурения, давление и экологические факторы влияют на выбор материала.

2. Как часто следует проверять части буровой колонны?

Перед каждым буровым запуском необходимо осматривать компоненты бурового стержня, а после определенного количества часов работы — проводить их тщательную проверку. Ультразвуковое тестирование (UT) и магнитопорошковая проверка (MPI) — два распространенных метода неразрушающего контроля (NDT).

4. Чем отличаются тяжелые буровые трубы (HWDP) от буровых штанг?

Буровые штанги в основном используются для придания веса сверлу и являются более жесткими и тяжелыми, чем HWDP. В отличие от них, HWDP обеспечивает гибкий переход между буровыми штангами и трубой, уменьшая отклонение ствола и усталость материала.

Заключение

В состав бурового стержня входят буровые трубы, буровые штанги, HWDP, соединительные муфты, стабилизаторы и сверло. Каждый компонент важен для обеспечения безопасности эксплуатации, стабильности скважины и эффективности бурения.

Правильный выбор, обращение и обслуживание компонентов бурового стержня могут значительно повысить эффективность бурения, снизить расходы и избежать поломок. Знание компонентов бурового стержня важно для успешных операций бурения, будь то бурение водяных скважин, геотермальные исследования или нефтегазовое бурение.

Повышайте точность: Свяжитесь с MS-Машинной Обработкой сегодня!

Испытайте эффективность и точность наших услуг по ЧПУ-обработке для ваших проектов. Готовы вывести ваше производство на новый уровень? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем поддержать ваши потребности в услугах ЧПУ-обработки.

Посетите ms-machining.com и перейдите на нашу страницу ‘Связаться с нами‘, чтобы начать!