Утяжеленные бурильные трубы

 Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) предназначены для повышения жесткости бурильной колонны в сжатой ее части и увеличения веса компоновки, создающей нагрузку на долото. 

Утяжеленные бурильные трубы имеют массивные утолщенные стенки и составляют основную и весьма ответственную часть компоновки низа бурильной колонны (КНБК).

 К утяжеленным трубам предъявляются повышенные требования по прямолинейности, соосности и сбалансированности.

В бурении используются УБТ трех типов: горячекатаные УБТ из сталей групп прочности Д и К, сбалансированные УБТС-1 из стали марки 40ХН2МА (s_т = 650 МПа) с термообработкой по всей длине, сбалансированные УБТС-2 с термообработкой концов трубы.

Основную массу выпуска представляют горячекатаные УБТ диаметрами 146, 178, 203, 219 и 245 мм. Поставляются также бесшовные горячедеформированные трубы диаметрами 73, 88 и 108 мм с высаженными концами. Они изготовляются из стали марки 36Г2С (s_т = 500 МПа).

Серийно выпускаемые УБТ имеют замковую резьбу по ГОСТ 5286–75 и соединяются непосредственно труба в трубу. На верхнем конце трубы имеется муфтовая резьба, на нижнем – ниппельная. В комплект УБТ обычно включают одну наддолотную трубу с муфтовыми резьбами на обоих концах; в этом случае нижним концом она непосредственно соединяется с резьбовой головкой долота.

Трубы УБТС-1 и УБТС-2 поставляются в ограниченном количестве. Они отличаются более высокой точностью изготовления: внутренний канал в них высверливается, наружную поверхность обтачивают. Они рекомендуются для роторного бурения.

Во ВНИИБТ разработаны трубы типа УБТС-3 (диаметры 146, 178, 203 и 229 мм) с замковыми соединениями. В них применена трубная трапецеидальная резьба ТТ с коническим пояском и упором.

Кроме указанных выше конструкций в меньшем объеме на практике применяют УБТ квадратного сечения и спиральные. 

Благодаря наличию продольных ребер квадратные УБТ по диаметру описанной окружности максимально приближены к диаметру ствола скважины и поэтому способствуют лучшему центрированию низа бурильной колонны в скважине. 

Для предохранения ребер от интенсивного износа о стенки скважины на них наплавляют твердый сплав – релит.

УБТ со спиральными канавками имеют уменьшенную площадь контакта со стенками скважины по сравнению с гладкими УБТ и в связи с этим снижают опасность прихвата инструмента. Иногда вместо канавок на внешней поверхности УБТ наносят спиральные лыски, что проще, чем протачивание канавок.

Общую длину УБТ в колонне подбирают таким образом, чтобы их суммарный вес в промывочной жидкости на 17,5% превышал необходимую нагрузку на долото. Исходя из этого условия длину УБТ определяют по формуле

 

l_УБТ = 1,175 Р_д/(q_УБТ (1- r_ж/r_ст) g

 

где l_УБТ – длина УБТ, м; Р_д – нагрузка на долото, Н; q_УБТ - масса 1 м УБТ, кг; r_ж – плотность промывочной жидкости, кт/м³; r_ст - плотность материала УБТ, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

В месте соединения бурильных труб с УБТ соотношение их диаметров должно быть не менее 0,75. Если условие не соблюдается, то во избежание концентрации напряжений включают несколько УБТ меньшего диаметра.