Буровая колонна и запчасти

Предназначение: передача энергии и крутящего момента: от ротора буровой установки к долоту для разрушения породы.

Обеспечение циркуляции бурового раствора: для охлаждения долота, выноса выбуренной породы (шлама), поддержания устойчивости стенок скважины и регулирования пластового давления.

Создание осевой нагрузки на долото: для эффективного проникновения в породу.

Спуско-подъемные операции: обеспечивает спуск и подъема бурового инструмента и обсадных колонн.

Основные элементы буровой колонны:

Бурильные трубы: Тонкостенные стальные трубы, соединяемые между собой резьбовыми соединениями, передают крутящий момент от ротора к долоту и обеспечивают циркуляцию бурового раствора.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ): Трубы с утолщенными стенками, расположенные в нижней части колонны, увеличивают вес на долото, что необходимо для эффективного разрушения породы.

Ведущая труба: Верхняя труба бурильной колонны, соединяющаяся с вертлюгом и передающая крутящий момент от ротора.

Буровое долото: Разрушающий породу инструмент, расположенный на конце бурильной колонны.
Забойные двигатели: Гидравлические или турбинные двигатели, устанавливаемые непосредственно над долотом, обеспечивают его вращение независимо от вращения бурильной колонны.

Центраторы: Устройства, устанавливаемые на бурильных трубах для центрирования колонны в скважине и предотвращения ее контакта со стенками.

Калибраторы: Устройства, используемые для калибровки (выравнивания) стенок скважины.
Стабилизаторы: Устройства, обеспечивающие устойчивость бурильной колонны и предотвращающие ее вибрацию.

Гидроключи (буровые ключи): Мощные гидравлические устройства, предназначенные для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных труб при сборке и разборке бурильной колонны. Они обеспечивают необходимый крутящий момент для надежного соединения элементов колонны.

Элеватор (спайдер): Специальное захватное устройство, используемое для подъема и удержания бурильных труб и обсадных колонн во время спуско-подъемных операций. Элеватор надежно фиксирует трубу за специальный выступ (муфту) и предотвращает ее падение в скважину.

Буровая колонна представляет собой сложную конструкцию, состоящую из различных элементов, каждый из которых выполняет свою важную функцию в процессе бурения скважин.

Все элементы буровой колонны работают совместно, обеспечивая эффективное и безопасное бурение скважин.

Части Буровой колонны

Бурильные трубы представляют собой длинные, тонкостенные стальные трубы, играющие ключевую роль в процессе бурения скважин. Они соединяются между собой при помощи специальных резьбовых соединений, образуя гибкую и прочную бурильную колонну.

Основные функции бурильных труб:
Передача крутящего момента: Бурильные трубы передают вращательное движение от ротора буровой установки к долоту, расположенному на забое скважины, обеспечивая его вращение и разрушение породы.
Циркуляция бурового раствора: Внутренняя полость бурильных труб служит каналом для циркуляции бурового раствора, который выполняет ряд важных функций: охлаждает и смазывает долото, выносит выбуренную породу на поверхность, укрепляет стенки скважины и регулирует пластовое давление.

Технические характеристики бурильных труб:
Материал: Высококачественная сталь, обладающая прочностью, износостойкостью и устойчивостью к коррозии.
Диаметр: Варьируется в зависимости от типа скважины и условий бурения, обычно от 2 3/8" до 5 1/2".
Толщина стенки: Тонкостенные трубы обеспечивают гибкость бурильной колонны, но при этом обладают достаточной прочностью для передачи крутящего момента и выдерживания внутреннего давления бурового раствора.
Длина: Стандартная длина одной трубы составляет около 9 метров (30 футов), но могут использоваться и трубы других длин в зависимости от требований проекта.
Резьбовые соединения: Обеспечивают надежное и герметичное соединение труб между собой, а также с другими элементами бурильной колонны. Существуют различные типы резьбовых соединений, различающиеся по прочности, герметичности и удобству сборки/разборки.
Группы прочности: Бурильные трубы классифицируются по группам прочности в соответствии со стандартами API, что позволяет выбрать трубы с необходимыми характеристиками для конкретных условий бурения.

Преимущества использования бурильных труб:
Гибкость и прочность: Тонкостенная конструкция обеспечивает гибкость бурильной колонны, что особенно важно при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. При этом трубы обладают достаточной прочностью для передачи крутящего момента и выдерживания нагрузок.
Эффективная циркуляция бурового раствора: Гладкая внутренняя поверхность труб обеспечивает минимальное сопротивление потоку бурового раствора, что способствует его эффективной циркуляции и выполнению своих функций.
Надежные резьбовые соединения: Современные резьбовые соединения обеспечивают герметичность и прочность соединений, предотвращая утечки бурового раствора и аварийные ситуации.
Универсальность: Бурильные трубы могут использоваться в различных типах буровых установок и для бурения скважин различного назначения.

Ведущая труба, часто называемая "квадратом" из-за своей характерной формы сечения, является важнейшим элементом бурильной колонны, расположенным в ее верхней части. Она выполняет критическую функцию передачи крутящего момента от ротора буровой установки к остальной части бурильной колонны, обеспечивая вращение долота и эффективное разрушение породы.

Основные функции ведущей трубы:
Передача крутящего момента: Ведущая труба соединяется с вертлюгом буровой установки, который передает вращательное движение от ротора. Благодаря своей форме и прочности, ведущая труба эффективно передает этот крутящий момент на нижележащие бурильные трубы, обеспечивая вращение всей бурильной колонны и долота на забое скважины.
Циркуляция бурового раствора: Как и другие элементы бурильной колонны, ведущая труба имеет внутренний канал, через который циркулирует буровой раствор. Это обеспечивает охлаждение и смазку долота, вынос выбуренной породы, укрепление стенок скважины и контроль пластового давления.
Соединение с вертлюгом: Ведущая труба имеет специальную резьбу на верхнем конце, которая позволяет надежно соединить ее с вертлюгом буровой установки. Это соединение обеспечивает герметичность и передачу крутящего момента.
Соединение с бурильной колонной: Нижний конец ведущей трубы также имеет резьбовое соединение, позволяющее присоединить ее к первой бурильной трубе.

Технические характеристики ведущей трубы:
Материал: Высокопрочная сталь, способная выдерживать значительные нагрузки и крутящие моменты.
Форма сечения: Чаще всего квадратная, но может быть и шестигранной или восьмигранной.
Размеры: Размеры ведущей трубы (длина, диаметр, толщина стенки) зависят от типа буровой установки и диаметра бурильной колонны.
Резьбовые соединения: Наличие специальных резьбовых соединений на обоих концах трубы для надежного и герметичного соединения с вертлюгом и бурильной колонной.
Внутренний канал: Наличие внутреннего канала для циркуляции бурового раствора.

Преимущества использования ведущей трубы:
Эффективная передача крутящего момента: Специальная форма сечения и прочные материалы обеспечивают надежную передачу крутящего момента от ротора к бурильной колонне.
Устойчивость к нагрузкам: Ведущая труба способна выдерживать значительные осевые нагрузки, изгибающие усилия и вибрации, возникающие в процессе бурения.
Надежные соединения: Резьбовые соединения обеспечивают герметичность и прочность соединений с вертлюгом и бурильной колонной.
Долговечность: Высококачественные материалы и прочная конструкция обеспечивают долгий срок службы ведущей трубы.

Буровое долото - это стрие бурильной колонны, покоряющее недра
Буровое долото – это ключевой инструмент буровой колонны, расположенный на ее самом конце и непосредственно контактирующий с горной породой. Его основная задача – разрушать породу, прокладывая путь для бурильной колонны и создавая скважину.

Основные функции бурового долота:
Разрушение породы: Долото, вращаясь и оказывая давление на забой скважины, разрушает породу различными способами в зависимости от своего типа:
Шарошечные долота: Разрушают породу путем дробления и скалывания с помощью вращающихся шарошек с зубьями.
PDC долота: Режут породу с помощью поликристаллических алмазных компактных пластин (PDC), закрепленных на корпусе долота.
Алмазные долота: Сверлят породу с помощью алмазных зерен, впрессованных в матрицу долота.
Обеспечение проходки: Долото создает отверстие в породе, позволяя бурильной колонне продвигаться вглубь.
Формирование ствола скважины: Долото формирует ствол скважины нужного диаметра и профиля.

Технические характеристики буровых долот:
Тип: Шарошечные, PDC, алмазные и другие.
Диаметр: Варьируется в зависимости от требуемого диаметра скважины.
Количество шарошек/лезвий: Влияет на скорость бурения и устойчивость долота.
Тип и размер зубьев/резцов: Определяет эффективность разрушения породы и износостойкость долота.
Конструкция промывочных каналов: Обеспечивает эффективную очистку забоя от выбуренной породы.
Материалы: Высокопрочные и износостойкие материалы, такие как твердые сплавы, алмазы, карбид вольфрама.

Центраторы — специальные устройства, устанавливаемые на бурильных трубах с целью обеспечения центрирования бурильной колонны в скважине. Они играют важную роль в предотвращении контакта бурильной колонны со стенками скважины, что способствует повышению эффективности и безопасности буровых работ.

Основные функции центраторов:
Центрирование бурильной колонны: Центраторы располагаются на бурильных трубах на определенном расстоянии друг от друга и создают опору на стенках скважины. Это позволяет удерживать бурильную колонну в центре скважины, предотвращая ее отклонение и контакт со стенками.
Предотвращение контакта со стенками скважины: Контакт бурильной колонны со стенками скважины может привести к различным проблемам, таким как:

Износ бурильных труб: Трение о стенки скважины вызывает преждевременный износ бурильных труб, что может привести к их поломке и аварийной ситуации.
Заклинивание бурильной колонны: В случае отклонения колонны от центра, она может заклиниться в скважине, что затруднит или сделает невозможным ее дальнейшее продвижение или извлечение.
Образование желобов: Трение бурильной колонны о стенки скважины может привести к образованию желобов, что ухудшает качество ствола скважины и может создать проблемы при спуске обсадной колонны.
Улучшение качества ствола скважины: Центраторы способствуют формированию более ровного и качественного ствола скважины, что облегчает последующие операции по спуску обсадной колонны и цементированию.
Снижение вибрации: Центраторы помогают уменьшить вибрацию бурильной колонны, что способствует увеличению срока службы долота и других элементов бурового оборудования.
Технические характеристики центраторов:

Типы центраторов:
Жесткие центраторы: Имеют жесткую конструкцию с лопастями или роликами, которые контактируют со стенками скважины.
Пружинные центраторы: Оснащены пружинами, которые обеспечивают более гибкое прилегание к стенкам скважины и компенсируют неровности ствола.
Гидравлические центраторы: Используют гидравлическое давление для прижатия лопастей к стенкам скважины.

Калибраторы: Мастера точной формы скважины

Калибраторы - это специализированные инструменты, применяемые в процессе бурения для выравнивания и калибровки стенок скважины. Они играют важную роль в обеспечении правильной геометрии ствола скважины, что критически важно для успешного проведения последующих операций, таких как спуск обсадной колонны и цементирование.

Основные функции калибраторов:
Выравнивание стенок скважины: Калибраторы, оснащенные твердосплавными резцами или роликами, удаляют неровности и выступы на стенках скважины, создавая гладкую и ровную поверхность.
Калибровка диаметра скважины: Калибраторы позволяют контролировать диаметр скважины, обеспечивая его соответствие проектным значениям. Это особенно важно при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин, где отклонения от заданной траектории могут привести к серьезным проблемам.
Предотвращение образования каверн и желобов: Калибраторы помогают предотвратить образование каверн (углублений) и желобов на стенках скважины, которые могут возникнуть из-за неравномерного разрушения породы или трения бурильной колонны о стенки.
Улучшение качества ствола скважины: Калибраторы способствуют формированию более качественного ствола скважины с минимальными отклонениями от проектного профиля, что облегчает последующие операции по спуску обсадной колонны и цементированию.

Технические характеристики калибраторов:

Типы калибраторов:
Резцовые калибраторы: Оснащены твердосплавными резцами, которые срезают неровности на стенках скважины.
Роликовые калибраторы: Имеют ролики, которые прижимаются к стенкам скважины и выравнивают их поверхность.
Комбинированные калибраторы: Сочетают в себе резцы и ролики для достижения максимальной эффективности калибровки.

Материалы: Изготавливаются из высокопрочных и износостойких материалов, таких как твердые сплавы и специальные стали.

Гидроключи (буровые ключи): представляют собой мощные гидравлические инструменты, играющие важнейшую роль в процессе сборки и разборки бурильной колонны. Их основная задача - обеспечить надежное и герметичное соединение бурильных труб и других элементов колонны путем свинчивания и развинчивания резьбовых соединений.

Основные функции гидроключей:
Свинчивание и развинчивание резьбовых соединений: Гидроключи создают контролируемый крутящий момент, необходимый для затяжки или ослабления резьбовых соединений бурильных труб и других элементов бурильной колонны. Это позволяет быстро и безопасно собирать и разбирать колонну при спуско-подъемных операциях и замене бурового инструмента.
Обеспечение надежности соединений: Гидроключи позволяют достичь требуемого уровня затяжки резьбовых соединений, что гарантирует их прочность и герметичность. Это предотвращает утечки бурового раствора и аварийные ситуации, связанные с разгерметизацией колонны.
Автоматизация процесса: Современные гидроключи оснащены системами автоматического контроля крутящего момента, что позволяет точно соблюдать технологические требования и исключить ошибки, связанные с человеческим фактором.
Повышение безопасности: Использование гидроключей снижает риск травмирования персонала, связанный с ручным свинчиванием и развинчиванием тяжелых бурильных труб.

Технические характеристики гидроключей:
Типы гидроключей:
Однорычажные гидроключи: Имеют один гидравлический цилиндр и рычаг, передающий крутящий момент на резьбовое соединение.
Двухрычажные гидроключи: Оснащены двумя гидравлическими цилиндрами и двумя рычагами, что обеспечивает более равномерное распределение нагрузки и увеличение крутящего момента.
Гидроключи с цепным приводом: Используют цепной привод для передачи крутящего момента, что позволяет работать с трубами различного диаметра.
Максимальный крутящий момент: Определяет максимальное усилие, которое гидроключ может приложить к резьбовому соединению.
Диапазон диаметров труб: Указывает диапазон диаметров труб, с которыми может работать гидроключ.
Мощность гидравлической системы: Определяет скорость работы гидроключа и его способность развивать максимальный крутящий момент.

Преимущества использования гидроключей:
Повышение эффективности СПО: Автоматизация процесса и высокая скорость работы гидроключей позволяют сократить время на сборку и разборку бурильной колонны, что увеличивает общую эффективность буровых работ.
Обеспечение надежности соединений: Точное соблюдение технологических требований и контроль крутящего момента гарантируют прочность и герметичность резьбовых соединений.
Повышение безопасности: Использование гидроключей снижает риск травмирования персонала и повышает безопасность проведения работ.
Универсальность: Гидроключи могут использоваться для работы с различными типами бурильных труб и резьбовых соединений.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) представляют собой специализированные элементы бурильной колонны, отличающиеся от обычных бурильных труб увеличенной толщиной стенок.
Это придает им большую массу, что позволяет создавать дополнительную осевую нагрузку на долото, необходимую для эффективного разрушения породы, особенно при бурении глубоких и сложных скважин.

Основные функции УБТ:

Увеличение осевой нагрузки на долото: УБТ, расположенные в нижней части бурильной колонны, непосредственно над долотом, создают дополнительный вес, который способствует более глубокому проникновению долота в породу. Это особенно важно при бурении твердых и абразивных пород, где требуется значительное усилие для их разрушения.
Улучшение стабильности бурильной колонны: Большая масса УБТ способствует повышению устойчивости бурильной колонны и уменьшению ее вибрации, что положительно сказывается на качестве ствола скважины и сроке службы бурового оборудования.
Контроль направления бурения: УБТ могут использоваться для управления траекторией скважины, особенно при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Их расположение и количество в колонне влияют на распределение веса и изгибающие усилия, что позволяет корректировать направление бурения.

Технические характеристики УБТ:
Материал: Высокопрочная сталь, обладающая повышенной прочностью и износостойкостью.
Диаметр: Варьируется в зависимости от типа скважины и условий бурения, обычно соответствует диаметру обычных бурильных труб.
Толщина стенки: Увеличенная толщина стенки обеспечивает большую массу и прочность УБТ.
Длина: Стандартная длина одной УБТ составляет около 9 метров (30 футов), но могут использоваться и трубы других длин.
Резьбовые соединения: Аналогичны резьбовым соединениям обычных бурильных труб, обеспечивая надежное и герметичное соединение с другими элементами колонны.
Тип утяжеления:
Существует два основных типа УБТ:
Интегральные УБТ: Утолщение стенки выполнено по всей длине трубы.
Накладные УБТ: Утолщение стенки выполнено в виде отдельных накладок, закрепленных на обычной бурильной трубе.

Преимущества использования УБТ:
Увеличение скорости бурения: Большая осевая нагрузка на долото способствует более быстрому разрушению породы и увеличению скорости проходки.
Улучшение качества ствола скважины: Уменьшение вибрации и повышение устойчивости бурильной колонны способствуют формированию более ровного и качественного ствола скважины.
Расширение возможностей бурения: УБТ позволяют бурить более глубокие и сложные скважины, а также осуществлять контроль траектории бурения.
Универсальность: УБТ могут использоваться в различных типах буровых установок и для бурения скважин различного назначения.

Элеватор, также известный как спайдер, представляет собой специализированное захватное устройство, играющее критическую роль в процессе спуско-подъемных операций (СПО) при бурении скважин.

Его основная задача - обеспечить надежный захват и удержание бурильных труб и обсадных колонн во время их подъема и спуска в скважину, предотвращая их падение и возможные аварийные ситуации.

Основные функции элеватора:

Захват и удержание труб: Элеватор оснащен специальными захватами (плашками), которые плотно обхватывают тело трубы или муфту, обеспечивая надежную фиксацию. Это позволяет поднимать и опускать трубы без риска их выскальзывания из захвата.
Предотвращение падения труб: Надежный захват элеватора предотвращает случайное падение труб в скважину, что может привести к серьезным последствиям, таким как повреждение оборудования, заклинивание скважины или травмирование персонала.
Участие в спуско-подъемных операциях: Элеватор используется в сочетании с другими элементами бурового оборудования, такими как кронблок, талевая система и лебедка, для проведения СПО - спуска и подъема бурильной колонны, обсадных колонн и другого оборудования.
Обеспечение безопасности: Использование элеватора повышает безопасность проведения СПО, снижая риск возникновения аварийных ситуаций и травмирования персонала.
Технические характеристики элеваторов:

Тип элеваторов:

Механические элеваторы: Используют механический принцип захвата трубы с помощью плашек, приводимых в действие вручную или с помощью гидравлической системы.
Гидравлические элеваторы: Оснащены гидравлическими цилиндрами, которые обеспечивают автоматический захват и освобождение трубы.
Элеваторы для бурильных труб: Предназначены для захвата бурильных труб за тело трубы или муфту.
Элеваторы для обсадных колонн: Имеют специальные захваты для фиксации обсадных труб.
Грузоподъемность: Максимальный вес, который элеватор может безопасно удерживать.

Универсальность: Элеваторы могут использоваться для работы с различными типами труб и обсадных колонн.