Бурильная труба¶

Бурильная труба — полый цилиндрический элемент колонны бурового инструмента, предназначенный для передачи крутящего момента, осевого усилия и промывочной жидкости (бурового раствора) от буровой установки к породоразрушающему инструменту (долоту) в процессе бурения скважин. Бурильные трубы являются основным звеном бурильной колонны, соединяя наземное оборудование с забоем.

¶Конструкция и типы

Бурильная труба представляет собой стальную (реже алюминиевую или титановую) полую трубу с высаженными концами, на которые наворачиваются замковые соединения. Замок состоит из муфты и ниппеля, обеспечивающих герметичное и прочное соединение отдельных труб в колонну. Основные геометрические параметры — наружный диаметр (от 60 до 168 мм), толщина стенки и длина (обычно 9–12 метров).

По конструкции выделяют:

• Трубы с высаженными концами внутрь (ВН) — высадка наружу, внутренний канал сужен;
• Трубы с высаженными концами наружу (ВНК) — высадка внутрь, наружный диаметр увеличен;
• Трубы с высадкой внутрь и наружу (ВНВ) — комбинированный тип;
• Трубы с приварными замками — замок приваривается к телу трубы, что увеличивает прочность.

Отдельным классом выделяются легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) из алюминиевых сплавов, применяемые для снижения веса колонны, и утепленные бурильные трубы для бурения в условиях многолетнемерзлых пород.

¶Материалы и прочность

Основной материал — высококачественная легированная сталь групп прочности Д, К, Е, Л, М, Р и Т по ГОСТ 631. Чем выше буква, тем выше предел текучести (от 380 до 980 МПа). Стальные трубы рассчитаны на работу при высоких давлениях и температурах. Для агрессивных сред (сероводород, углекислый газ) применяются трубы с ограниченным содержанием серы (исполнение БТ).

Алюминиевые трубы (ЛБТ) имеют меньшую массу (в 2–3 раза легче стальных), что снижает нагрузку на вышку и облегчает транспортировку, однако их прочность ниже, и они более подвержены износу.

¶Назначение в бурильной колонне

Бурильная колонна выполняет несколько функций, и труба — её главный элемент:

1. Передача энергии — вращение долота от ротора или забойного двигателя.
2. Передача осевой нагрузки — создание давления на долото для разрушения породы.
3. Канал для циркуляции — подача бурового раствора к забою и вынос шлама на поверхность.
4. Доставка инструментов — спуск и подъем долота, забойных двигателей, испытателей пластов.

В состав колонны помимо труб входят ведущая труба (квадрат), утяжеленные бурильные трубы (УБТ), центраторы, калибраторы и переводники.

¶Эксплуатация и износ

В процессе бурения трубы испытывают знакопеременные нагрузки, вибрации, абразивный износ о стенки скважины и коррозию. Наиболее уязвимые места — замковые соединения и переходные зоны высадки. Для повышения долговечности применяют:

• Наплавку износостойких поясков на замки;
• Покрытия внутренней полости (антикоррозионные, антиадгезионные);
• Протекторные кольца для защиты от износа.

Контроль состояния ведется методами дефектоскопии (ультразвук, магнитный контроль) после каждого рейса. Отбракованные трубы списываются или ремонтируются (обрезка концов, замена замков).

¶Применение

Бурильные трубы используются во всех видах бурения: разведочном, эксплуатационном (нефть, газ), геотермальном, строительном (свайные работы, горизонтальное бурение). Специализированные трубы применяются для наклонно-направленного и горизонтального бурения, а также в кустовом бурении на шельфе. В России производство бурильных труб освоено на Первоуральском новотрубном заводе, СинТЗ, ЧТПЗ и других предприятиях.

¶Интересные факты

• Первые бурильные трубы конца XIX века имели резьбу на концах и соединялись непосредственно, без замков, что ограничивало их прочность.
• В глубоком бурении (свыше 6 км) колонна весит сотни тонн, и ее растяжение под собственным весом достигает нескольких метров.
• Для сверхглубокой Кольской скважины применялись специальные облегченные трубы из алюминиевого сплава, так как стальные не выдерживали собственного веса.

¶Источники

• ГОСТ 631-75 «Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним».
• Калинин А. Г., Никитин Б. А., Солодкий К. М. «Бурение нефтяных и газовых скважин».
• Справочник буровика / под ред. В. П. Овчинникова.