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 (sт = 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 (sт = 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
lУБТ
= 1,175 Рд/(qУБТ
(1- rж/rст)
g
где lУБТ – длина УБТ, м; Рд – нагрузка на долото, Н; qУБТ
- масса 1 м УБТ, кг; rж – плотность промывочной жидкости, кт/м3;
rст
- 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.