2.3. Выбор бурильной колонны

Бурильные трубы твердосплавного бурения выбирают в соответствии с конструкцией скважины.

Для скважин малого диаметра (менее 76 мм) рекомендует­ся применять стальные бурильные трубы ниппельного соедине­ния типа СБТН, а для бурения скважин большого диаметра (76 мм и более) - бурильные трубы муфтово-замкового соедине­ния. Диаметры бурильных труб желательно выбирать ближайшими к диаметру коронки (табл. 1.1). При ступенчатой конструкции скважины следует подбирать ступенчатую бурильную колонну.

Бурильные трубы диаметром 42 мм рекомендуется применять для бурения скважин глубиной не более 700 м. При глубине скважин свыше 1000 м большого диаметра применяют бурильные трубы диаметром 63,5 мм, а для скважин малого диаметра можно использовать легкосплавные бурильные трубы типа ЛБТН-54.

Нижнюю часть колонны при бурении скважин большого диаметра желательно укомплектовать УБТ.

Выбор бурильной колонны необходимо обосновать, т.е. указать ее достоинства и преимущества перед другими типами бурильных колонн.

Таблица 1.1

Диаметр коронок, мм	36	46	59	76	93 и более
Диаметр бур. труб, мм СБТМ СБТН	33,5 -	42 -	54 -	68 50	- 63,5

Далее следует подобрать приспособления по предупрежде­нию аварий, износа и вибраций труб.

2.4. Способы повышения надежности и стойкости бурильной колонны

В процессе бурения в результате действия техниче­ских, технологических и геологических причин наблюдаются внезапные и постепенные отказы элементов бурильной колонны приводящие к выходу ее из строя. Отказ инструмента - это на рушение его работоспособности вследствие превышения допустимых норм и возможностей, он выражается в поломках инструмента. Работоспособность - это способность инструментов выполнять заданные технологические функции с параметрами, установленными требованиями эксплуатации. Основной причиной внезапных отказов является усталостное разрушение материала, которое вызывается знакопеременными нагрузками и некачественным материалом, имеющим микротрещины, поры и другие дефекты. Знакопеременные изгибающие нагрузки обычно возникают в ослабленном звене сжатой части колонны при наличии пустот и каверн в скважине. Наиболее слабым звеном колонны является резьбовая часть бурильных труб, поэтому в большинст­ве случаев поломки наблюдаются в резьбовой части бурильных труб. По этим же причинам возникает усталостное разрушение самих витков. Для предупреждения изгибающих в резьбовой час­ти нагрузок увеличивают жесткость соединения путем создания стабилизирующих хвостовиков и шеек по наружной и внутрен­ней резьбе, стабилизирующих поясков и расточек в бурильной трубе и замках.

При некачественном изготовлении замков наряду с полом­кой бурильных труб по резьбе возможна поломка и замков по трубной резьбе.

Поломка в замковой резьбе может быть и в результате вы­сокой концентрации напряжений в последнем витке наружной части замковой резьбы. Для устранения такой концентрации на­пряжений в резьбе делают зарезьбовую канавку у основания на­ружной замковой резьбы.

Постепенный отказ элементов бурильной колонны связан с их износом. Они менее опасны и, как правило, не приводят к ава­риям, как внезапные отказы.

Наиболее часты постепенные отказы в результате износа бурильных труб, их соединений и замковой резьбы. Износ по­верхности элементов бурильной колонны происходит в результа­те трения их о стенки скважины, а также при многократном свинчивании и развинчивании замков при спускоподъемных операциях. При отсутствии герметичности резьбы возможны и размывы резьбы промывочной жидкостью. Для повышения изно­состойкости резьба элементов бурильной колонны подвергается термообработке токами высокой частоты, резьбовая канавка и впадины резьбы обкатываются роликами. Для снижения трения (следовательно, износа) резьба соединений (КБТ) покрывается защитным слоем металла с малым коэффициентом трения.

При обработке бурильных труб токами высокой частоты на их внутренней поверхности под воздействием ряда факто­ров возникает коррозия, которая также может послужить причиной отказа. В целях защиты труб от коррозии на их внут­реннюю поверхность наносят полимерное покрытие на основе эпоксидных смол с абразивноизносостойкими наполнителями (кварц, корунд, окись хрома).

На постепенный отказ элементов бурильной колонны влия­ет кривизна труб и несоосность соединений, которые, как прави­ло, приводят к знакопеременным усталостным нагрузкам, а также износу элементов. Поэтому к бурильным трубам предъявляют высокие требования: для высокооборотного бурения кривизна труб ниппельного соединения должно быть не более 0,5 мм на 1 м, соосность резьбы на расстоянии 200 мм от торца трубы 0,2 мм, для обычного бурения кривизна - 1,0 мм на 1 м, соосность для труб СБТН - 0,6-1,0 мм, СБТМ - 1,2 мм. При несоответствии этим требованиям резьбы перенарезаются, кривизна исправляет­ся на специальных прессах.

Если колонна выполнена качественно, проведены все вы­шеприведенные мероприятия и запас прочности равен 1,6, веро­ятность внезапного и постепенного отказа ничтожно мала, а про­изводительность бурения будет максимальной.