Sunday, December 17, 2017

Днепропетровская обл., г. Кривой Рог ул. Орджоникидзе 1Г
тел/факс (056) 462-09-80 тел/многоканальный (067) 638-37-36

konsol Статьи Буровой инструмент для колонкового бурения


Консультант

Александр
Telephone number of Александр +30676383736

Maps

Даты

17.12 - 17/12 День ракетных войск стратегического назначения

Буровой инструмент для колонкового бурения

Короночные кольца предназначены для укрепления в них твердых сплавов или алмазов.

Короночное кольцо

Короночное кольцо состоит из короткого цилиндрического корпуса и резьбовой части, где имеется наружная правая трапецеидальная резьба с шагом 4 мм (ГОСТ 6238 — 52) под колонковую трубу или кернорватель. Внутренние стенки верхней части короночного кольца растачивают на конус для лучшей заклинки керна.

Короночное кольцо, заправленное алмазами или твердыми сплавами, называется коронкой (соответственно алмазной или твердосплавной).

Короночные кольца изготовляют из стали с содержанием углерода 0,3 — 0,4%.

Существенным недостатком конструкции короночных колец и ключей для них является несоответствие длины плашек ключей длине корпуса коронки. В результате при навинчивании новой коронки трубным ключом плашки захватывают корпус и резцы, деформируя их до начала работы коронки.

Кернорватели служат для заклинки, отрыва и удержания керна при подъеме бурового снаряда из скважины. Их применяют при алмазном и твердосплавном бурении.

КернорвательКернорватель основного типа с рвательной кольцевой конической пружиной состоит из корпуса 1, имеющего на нижнем конце внутреннюю резьбу для соединения с коронкой 3, а на верхнем наружную резьбу под колонковую трубу 4. Внутри корпус расточен на конус, расширяющийся кверху. В этой части корпуса помещается рвательная кольцевая пружина 2 с конической поверхностью и внутренними выступами. Пружина разрезана в одном месте по образующей.

 

В процессе углубки скважины пружина находится в верхней части корпуса и не препятствует вхождению керна в колонковую трубу. При подъеме колонкового снаряда пружина вследствие трения о поверхность керна перемещается в суженную часть конической расточки корпуса и сжимается вокруг керна. Заклиненный пружиной керн отрывают от массива породы и поднимают на поверхность вместе с колонковым снарядом.

Кернорватели не применяют при безнасосном, дробовом и других способах колонкового бурения, при которых производится расхаживание бурового снаряда.

Трубы колонковые

Трубы колонковые служат для приема керна и направления ствола скважины. Каждая труба имеет на обоих концах внутреннюю резьбу (а).

Труба колонковая с ниппелем

Соединяют колонковые трубы в снаряде ниппелями (б), имеющими на обоих концах наружную резьбу. Для повышения прочности резьбовых соединений стенки ниппеля должны быть толще стенок труб; ото достигается уменьшением внутреннего диаметра ниппеля. Трубы колонковые л ниппели к ним изготовляют по ГОСТ 6238 — 52 бесшовными из стали, характеризующейся следующими механическими свойствами:

Предел прочности при растяжении в кГ/мм2, не менее 65 Предел текучести в кГ/мм2, не менее 38 Относительное удлинение в % при δ 10, не менее 12 Относительное удлинение в % при δ 5, не менее 14 Содержание серы и фосфора не более 0,045% (каждого).

Колонковые трубы поставляют длиной 1,5 м (допускаемые отклонения ±50 мм), 3 и 6 м (допускаемые отклонения ± 100 мм). Короткие колонковые трубы (1,5 м) применяют при забурке скважин, трубы средней длины (3 — 6 м) — для проходки неглубоких скважин, а при глубоком бурении снаряд собирают из нескольких труб. Резьба колонковых, обсадных и шламовых труб, ниппелей, переходников, коронок и кернорвателей трапецеидальная с шагом 4 мм и углом при вершине 10°.

Размеры профиля резьбы (как правой, так и левой) приведены по ГОСТ 6238 — 52.

Допускаются отклонения ширины витка — 0,12 мм и ширины впадины +0,12 мм.

Резьба труб и ниппелей должна быть гладкая, без раковин, вмятин и других дефектов, нарушающих со непрерывность и прочность.

Колонковые трубы всех размеров имеют ниппельное соединение.

Обсадные трубы диаметром 44 — 146 мм ниппельное (труба в трубу), 168 — 219 мм — муфтовое.

Трубы ниппельного и безниппельного соединения имеют опасное сечение во впадинах резьб. В колонковых трубах диаметром от 34 до 108 мм ослабленным звеном является ниппель, где толщина стенки во впадине резьбы равна 1,7 мм.

Это необходимо учитывать, особенно при бурении глубоких скважин. Резьба труб и ниппелей должна быть соосной, чтобы не было биения снаряда при вращении.

Колонковая труба должна быть прямолинейной. Кривизна не должна превышать 1 мм на 1,5 м для труб диаметром от 34 до 89 мм и 1 мм на 1 м для труб диаметром от 108 до 146 мм.

В процессе бурения колонковые трубы истираются по наружной поверхности больше, чем по внутренней. При дробовом бурении нижний конец колонковой трубы срабатывается быстрее, чем верхний. Поэтому рекомендуется после одного-двух рейсов переворачивать колонковую трубу. При заметном износе наружной поверхности колонковой трубы концы ее обрезают и производят новую нарезку резьбы, по для глубокого бурения трубы после перенарезки не применяют.

Опыт длительной эксплуатации тонкостенных колонковых труб показал, что они не обладают достаточной жесткостью и при глубоком бурении нередко изгибаются, приводя к искривлением скважин, а также быстро истираются по наружной поверхности в абразивных породах.

Чтобы предотвратить изгиб труб, а также увеличить толщину стенок во впадинах резьбы, часто применяют более жесткие толстостенные трубы, предназначенные для изготовления ниппелей. Толщина стенок этих труб: соответственно для диаметров 34,44 и 57 мм — 6,25 мм; 73 и 89 мм — 6,5 мм; 108 мм — 6,75 мм; 127 мм — 7,25 мм; 146 мм — 7,5 мм; 168 мм — 11 мм; 219 мм. — 12 мм.

Переходники

Переходники, изготовляемые по ГОСТ 8004 — 56 пяти типов (П1 — П5), служат для соединения колонны бурильных труб:

а) с колонковыми трубами;

б) с колонковыми и шламовыми трубами.

Переходники с бурильных труб на колонковые имеют в нижней части наружную резьбу под колонковую трубу и в верхней — внутреннюю, под замок бурильных труб.

Переходники колонковых труб на бурильные

Верхняя часть переходника выполнена в форме усеченного конуса с насечкой на наружной поверхности, что облегчает извлечение колонкового снаряда с вращением в случае заклинки его кусками породы и исключает возможность задевания за башмак обсадных труб при подъеме снаряда из скважины.

Переходники типа П1 служат для соединения колонковых труб с бурильными трубами диаметром 42, 50 и 63,5 мм.

Переходники П2 предназначены для соединения колонковых труб с бурильными трубами диаметром 73 мм.

Примечание. ГОСТ 8004 — 56 не предусмотрены переходники под колонковые трубы диаметром 57, 44 и 34 мм с внутренней резьбой под ниппельные бурильные трубы.

Переходники с бурильных труб на колонковые и шламовые

Переходники с бурильных труб на колонковые и шламовые имеют наружную резьбу — в нижней части правую под колонковые трубы и в верхней левую под шламовые трубы,. а также внутреннюю резьбу под бурильные трубы. Такие переходники часто называют тройными.

ГОСТ 8004 — 56 предусмотрены три типа переходников: П3, П4 и П5. Они различаются по размерам и профилю внутренней резьбы под замки бурильных труб.

Наружный диаметр корпуса переходников делают равным наружному диаметру колонковых и шламовых труб.

Переходники изготовляют из стали марки 45 или 50 с пределом текучести соответственно не менее 45 и 47 кг/мм.

Наибольший износ переходников происходит при дробовом бурении по резьбе, соединяющей переходник со шламовой трубой, вследствие проникновения мелких частиц дробового шлама.

При сильном износе верхней левой резьбы переходника его реставрируют. Изношенную резьбу срезают па токарном станке, нарезают мелкую левую резьбу на переходнике и подготовленном кольце, навинчивают и приваривают кольцо, а затем нарезают на нем резьбу под шламовую трубу.

Трубы шламовые

Шламовая трубаШламовые трубы предназначены для улавливания крупных и тяжелых частиц шлама. Шламовые трубы изготовляют бесшовными, в нижней части они имеют внутреннюю левую трапецеидальную резьбу под тройной переходник. Левая резьба служит для предотвращения отвертывания шламовой трубы во время бурения при правом вращении бурового снаряда.

Верхний конец шламовой трубы открыт и срезан под углом 30°; он несколько загнут внутрь, чтобы при подъеме снаряда из скважины шламовая труба не задевала башмак обсадных труб.

Длину шламовой трубы подбирают в зависимости от возможного шламообразования за рейс; она должна быть не менее 1,5 — 2,0 м.

Наружный диаметр шламовой трубы равен наружному диаметру колонковой трубы и переходника.

Улавливание шлама осуществляется в результате резкого снижения скорости восходящего потока промывочной жидкости выше верхней кромки шламовой трубы.

Шламовую трубу применяют:

а) при бурении дробью, так как в этом случае образуется много тяжелого шлама за счет отработанных частиц дроби и металла коронки, а скорость восходящего потока промывочной жидкости ограничивается необходимостью поддержания рабочих частиц дроби между стенками скважины и колонковым снарядом, откуда они попадают под торец коронки;

б) при большой разности диаметров скважины и бурильных труб;

в) при малой производительности насоса, когда скорость восходящего потока промывочной жидкости недостаточна для выноса из скважины наиболее крупных и тяжелых частиц породы.

Трубы бурильные (штанги)

Трубы бурильные при колонковом бурении служат для:

а) спуска и подъема бурового снаряда;

б) подачи промывочной жидкости (сжатого воздуха) па забой;

в) передачи вращения буровому снаряду с поверхности от вращателя станка;

г) передачи осевой нагрузки (давления) па породоразрушающий инструмент;

д) ликвидации аварии.

Колонна бурильных труб подвергается разнообразным напряжениям: во время спуска бурового снаряда — растяжению, особенно в верхней части колонны; в процессе бурения — одновременно скручиванию, изгибу, растяжению в верхней и сжатию в нижней части колонны; при подъеме бурового снаряда, особенно если он прихвачен, — большим растягивающим усилиям, иногда приводящим к обрыву труб.

Кроме того, при бурении штанги и их соединительные звенья истираются о стенки скважины, особенно если они сложены абразивными породами.

Для бурения обычно применяют бурильные трубы с правой резьбой; при ликвидации аварий часто используют колонну с левой резьбой.

По виду соединений бурильные трубы подразделяют па: а) муфтовозамковые; б) ниппельные.

Бурильные трубы муфтово-замкового соединения диаметром 42, 50 и 63,5 мм (ГОСТ 7909—56) и ниппельного соединения (ГОСТ 8467—57) изготовляют из стали марок 36Г2С и Д, а также 40Х и 30ХГС. Муфты изготовляют из стали марок 36Г2С и Д, а ниппели (ГОСТ 8482—57) — марок 40Х и 45У. Бурильные трубы диаметром 73 мм и более и муфты к ним изготовляют по ГОСТ 631—50 из стали марок Д и Е.

Нормализованные трубы и муфты должны иметь следующие механические свойства.

Примечания. 1. На концах труб на расстоянии не более 100 мм от высадки допускает 2. Допускаемые отклонении для внутреннего диаметра высаженной части труб: +1 мм,

Трубы бурильные муфто-замкового соединенияБурильные трубы муфтово-замкового соединения (а) стальные бесшовные имеют высаженные внутрь (утолщенные) концы для увеличения прочности в местах соединений. Высадку концов труб производят в заводских условиях, затем трубы подвергают термической обработке: из стали марки 36Г2С — нормализации пли закалке с высоким отпуском, из стали марок 40Х и 30ХГС — закалке, из стали марок Д и Е — нормализации. На концах труб делают наружную коническую резьбу для соединения их в колонну муфтами и замками.

Муфты (б) служат для соединения труб в свечи; они имеют внутреннюю коническую резьбу.

Длина муфтово-замковых труб: диаметром 42 и 50 мм — 1,5; 3,0 и 4,5 м; диаметром 63,5 мм — 3,0; 4,5 и 6,0 м (допуски для этих труб по длине +100, — 50 мм); диаметром 73 мм — 6 м и более.

Замки служат для соединения свечей в колонну. ГОСТ 7918 — 50 предусмотрено изготовление двух типов замков для бурильных труб диаметром 42; 50 и 63,5 мм:

- повышенной прочности из стали марок 40ХН и 40Х для тяжелых условий работы;

- нормальной прочности из стали марки 45У.

Каждый замок состоит из двух половин — ниппеля и муфты.

На один конец свечи навинчивают ниппель, имеющий резьбу внутреннюю под трубу и наружную под муфту, а на другой конец свечи — муфту, которая имеет па обоих концах внутреннюю резьбу — под трубу и ниппель.

При спуске и подъеме колонны бурильных труб свечи соединяют или разъединяют путем завинчивания или отвинчивания обеих половин замка.

Замки к бурильным трубам диаметром 42, 50 и 63,5 мм бывают двух типов.

Замки типа А для бурильных трубТип А — замки, у которых муфта имеет два прореза — один под подкладную вилку, а другой под элеватор. Муфта навинчивается на верхний конец свечи, а ниппель — на нижний.

Тип Б — замки, у которых ниппель имеет два прореза и навинчивается на верхний конец свечи, а муфта — на нижний.

Замки к бурильным трубам диаметром 73 мм не имеют прорезов. При соединении свечей замками этого типа подъем, и спуск колонны производят с помощью элеваторов, подхватывающих свечу под торец замка.

Труба бурильная ниппельного соединения

 

Трубы бурильные ниппельного соединения стальные бесшовные изготовляют по ГОСТ 8467—57 трех диаметров: 33,5, 42 и 50 мм.

Трубы диаметром 50 и 42 мм имеют высаженные внутрь концы, на каждом из них нарезана внутренняя трапецеидальная резьба шагом 0,35 мм для соединения труб и свечей ниппелями.

Ниппели для бурильных геологоразведочных труб изготовляют по ГОСТ 8482 — 57 двух типов.

Ниппели для соединения бурильных трубТип А — однопрорезные, или гладкие (а).

Тип Б — двухпрорезные (б).

Однопрорезные ниппели служат для соединения бурильных труб в свечи, двухпрорезные — для соединения свечей в колонну.

Прорези двухпрорезных ниппелей предназначены: нижний для подвешивания колонны бурильных труб над устьем скважины на подкладную вилку, а верхний — для подъема и спуска колонны и свечей элеватором.

Допускаемые отклонения ширины витка минус 0,16 мм, ширины впадины — плюс 0,16 мм.

Бурильные трубы ниппельного соединения имеют опасное сечение во впадине резьбы, что иногда приводит при износе наружной поверхности к поломке труб.

Бурильные трубы муфтово-замкового и ниппельного соединения должны быть прямолинейны; кривизна, но должна превышать 1 мм на 1 м. Искривленные трубы быстрее изнашиваются.

На поверхностях труб, ниппелей, муфт и замков не должно быть плен, раковин, закатов, расслоений, трещин и песочин.

В процессе бурения колонна бурильных труб подвергается большим нагрузкам, поэтому необходимо тщательно следить за ее состоянием.

Комплект колонны должен состоять из труб одинаковой марки стали. Перед соединением резьбы труб, замков, муфт и ниппелей следует очистить от грязи и ржавчины, осмотреть, а затем смазать консистентной графитовой смазкой.

Протекторы резиновые для бурильных труб

При соединении труб ниппелями рекомендуется навивать пеньковую подмотку у основания торца резьбы. Это обеспечивает герметизацию соединений и облегчает отвинчивание свечей.

При проходке абразивных пород бурильные трубы быстро изнашиваются. Для защиты их применяют резиновые кольца — протекторы. На каждую свечу целесообразно надевать два — три протектора. Это замедляет износ бурильных и протирание обсадных труб.

Наружный диаметр протектора должен быть больше наружного диаметра замков и муфт.

Целесообразно упрочнять наружную поверхность бурильных труб, замков, муфт и ниппелей электроискровым или другим способом.

 

Принадлежности для бурильных труб

При сборке и подготовке бурильных труб к спуску в скважину, а также при спуске и подъеме колонны применяют различные вспомогательные инструменты.

Ключи шарнирные служат для соединения и разъединения бурильных труб. Их изготовляют по ГОСТ 6494 — 53.

Ключ шарнирный Карягина для бурильных трубКлюч состоит из рукоятки 1, откидных скоб 2 и 3, соединенных с рукояткой и друг с другом осями 4 из стали марки ст.5, и сухаря 5.

Рабочие поверхности рукоятки и откидных скоб, а также зубья сухаря должны иметь твердость Rc соответственно 30 — 35 и 50 — 55.

Для соединения или разъединения двух звеньев труб одновременно применяют два ключа.

Шарнирные ключи готовят под бурильные трубы диаметром 33,5; 42; 50 и 63,5 мм.

Ключи для замков и ниппелей изготовляют по ГОСТ 6705 — 57 из стали марок ст.45 или 40Х.

Ключ для замков и ниппелейКлюч имеет длинную рукоятку и головку, зев которой служит для захвата замков и ниппелей за прорез.

Вилки подкладные к бурильным трубам служат для удержания колонны труб над устьем скважины за прорез ниппеля или замка.

Вилка подкладнаяВилка имеет удлиненную рукоятку и скобу, которую приваривают к рукоятке. Вилки изготовляют из стали марки ст.6, а скобы — из ст.З. Вилки подвергают термической обработке до твердости Rс 30 — 35.

Для ниппелей и замков определенного размера применяют подкладные вилки соответствующих размеров.

Иногда для удержания колонны бурильных труб над устьем скважины используют хомуты шарнирные.

Штангодержатели служат для удержания гладкоствольной колонны бурильных труб ниппельного соединения над устьем скважины во время отвинчивания и навинчивания свечей при подъеме или спуске колонны.

Штангодержатель секторныйШтангодержатель секторный представляет собой литую стальную коробку, в которой па двух валиках посажены два стальных сектора с закаленной насечкой. Во время спускания секторы прочно захватывают гладкую бурильную трубу и удерживают се. При работе на секторном штангодержателе рабочему приходится наклоняться, чтобы с помощью рукояток освобождать или включать секторы.

Универсальный трубодержательУниверсальный трубодержатель шведской фирмы «Крелиус» с педальным управлением является более совершенным. В корпусе 1 из стального литья помещаются две съемные плашки 2 с насечками. Плашкодержатели с плашками могут свободно скользить по роликам в наклонных направляющих. Под влиянием собственного веса они стремятся занять нижнее положение, при котором происходит захватывание штанг или труб (колонковых или обсадных) плашками. Подъем плашек, необходимый для пропуска инструмента вниз, осуществляется при помощи двух кулачков 3, заклиненных па валике 4. Поворот валика для подъема кулачков вверх производится ножной педалью 5. Для пропуска труб различных размеров плашки заменяют, вынимая плашкодержатели вместе с платками.

Элеваторы для спуска и подъема бурильных трубЭлеватор служит для спуска и подъема бурильных труб, соединяемых двухпрорезными ниппелями или замками.

В корпусе 7 элеватора имеется продольный паз с уступом внизу, на который опирается ниппель или замок заплечиками прореза.

На корпусе помещается подвижное кольцо 2, которое приподнимают при надевании элеватора и затем опускают для предотвращения выпадения замка или ниппеля. При снятии элеватора кольцо приподнимают и снимают элеватор с замка или ниппеля. Корпус шарнирно соединен с серьгой 4, зашплинтованной гайкой 3.

Необходимо помнить, что при наклонном подъеме или спуске бурильных труб паз элеватора всегда должен быть направлен вниз. При направлении паза вверх подвижное кольцо может подняться по корпусу, и труба выпадет из элеватора; ото может привести к несчастным случаям.

Подъемные крюки

Подъемные крюки закрепляют па конце каната лебедки и па них подвешивают серьгу элеватора или другой подъемник, предназначенный для выполнения спускоподъемных операций.

Крюк-девятка (а) применяется при неглубоком бурении. Он состоит из двух одинаковых половин, подвешенных через коуш на канате. Им быстро можно подхватывать серьгу элеватора при выполнении спускоподъёмных операций.

Подъемная серьга (б) состоит из собственной серьги 1 и запорного валика 2. Серьга через коуш прикрепляется к концу подъемного каната, а валик заводится под серьгу элеватора и фиксируется предохранительным шплинтом.

Крюки вертлюжные (в) большой грузоподъемности оснащаются предохранительной защелкой 1, стальной пружиной 2 и упорным шарикоподшипником 3. Пружина смягчает удары и способствует выдергиванию полузамка при отвинчивании свечи.

Яндекс цитирования