Бурильные и обсадные трубы

Трубы, представленные прокатными бесшовными изделиями круглого сечения, обширно используются в бурении. Они представлены здесь 2 основными категориями: бурильными, используемыми в процессе создания скважины, и обсадными, применяемыми в процессе эксплуатации.

Бурильные трубы

В совокупности формируют бурильную колонну. Основное назначение последней состоит в обеспечении механической и гидравлической связи между приводом на устье и породоразрушающим оборудованием на забое. Помимо этого бурильная колонна выполняет ряд других функций.

Обеспечение вертикального перемещения пороразрушающего инструмента и прочего оборудования по стволу.
Оказание давления на породоразрушающий инструмент.
Обеспечение подачи бурильного раствора для охлаждения породоразрушающего инструмента и промывочной жидкости для очистки забоя.

Трубы соединяют в колонну высаженными замками с замковой резьбой высокой конусности. Они обеспечивают геремтичность и малое количество оборотов для соединения/разъединения. На участках высадки для повышения прочность трубы укреплены внешними или внутренними высадками.

Основные требования к бурильным трубам – усталостная устойчивость к знакопеременным нагрузкам и неподверженность коррозии. Последнее обеспечивают путем обработки основной поверхности консервационными составами, резьбы – антикоррозионной смазкой и установкой защитных колпаков.

В систематике бурильных труб используют 2 критерия.

По конструкции выделяют.

Обычные. Представляют собой цельнотянутые изделия круглого поперечного сечения с толщиной стенок от 4,75 до 11 мм. Производятся из термообработанных алюминиевых сплавов либо стали.
Утяжеленные. Стальные варианты со стенками толщиной 16-50 мм и более. Встречаются квадратного и круглого поперечного сечения. Производятся методом ковки с механической обработкой либо горячего проката. Такие трубы используют в нижней части бурильной колонны, где они служат для повышения жесткости и создания давления на породоразрушающее оборудование.
Ведущие. Используются в верхней части колонны. Рассчитаны на передачу вращающего момента от привода. Имеют многогранное поперечное сечение (квадратное или 6-угольное).

По способу производства.

Цельные. Создаются методом ковки с последующей термической и механической обработкой.
Сборные. Производятся технологией горячего проката. На концы навинчиваются переводники.

Обсадные трубы

Формируют обсадную колонну. Ее основное назначение состоит в укреплении стенок скважины для предотвращения обрушения. К тому же обсадная колонна обеспечивает доступ к продуктивному пласту и препятствует его обмену с водосодержащими пластами.
Назначение обуславливает основные требования к прочности обсадных труб. Она определяется материалом, толщиной стенок, диаметром и т. д. По данному параметру трубы разделяют на 7 групп. В России обсадные трубы выпускают в вариантах диаметра от 114 до 508 мм и длиной от 9,5 до 13 м. Толщина стенок составляет 5-16 мм в зависимости от диаметра. Еще один значимый для обсадных труб параметр – предел текучести. Названные параметры отражают в маркировке.

В скважинах на углеводороды используют преимущественно стальные трубы. В их систематике применяют такой критерий, как наличие ниппеля. Ниппельные варианты оснащены навинченными ниппелями. Используются для отбора керновых проб. Ниппельные и безниппельные трубы встречается в определенных сочетаниях характеристик.

К тому же обсадные трубы подразделяют по назначению.

Кондукторные. Расположены в верхней части ствола.
Промежуточные. Перекрывают нижнюю часть ствола.
Эксплуатационные. Служат для перекрытия продуктивных горизонтов. Перфорированы для обеспечения извлечения сырья.

Кондукторные и промежуточные трубы нередко цементируют. Однако в геологоразведочных скважинах и выработках большой глубины используют съемную компоновку. В последнем случае это обеспечивает доступ к трубам в нижней части ствола для обслуживания.

Для сборки обсадных труб в колонну используют 2 типа соединений.

Шовные сварные. Окончания труб выполнены в виде раструбов с треугольной, конической или трапецеидальной резьбой. Это простой тип соединения, характеризующийся возможностью нарушения при наращивании колонны.
Бесшовные цельнотянутые. Представляют собой резьбовые соединения. Резьба нарезается на обоих концах трубы на внешней поверхности. На одном из них устанавливают муфту с резьбой на внутренней поверхности. Это более надежный вариант соединения, но такие трубы сложнее в производстве, поэтому дороже. К тому же встречается резьбовое безмуфтовое соединение. Оно используется на трубах с высаженными концами, когда резьба нарезается в процессе монтажа при разогреве на внутренней поверхности одной и наружной другой соединяемых труб.

Для обеспечения герметичности в соединениях применяют уплотнители.

Обсадные трубы характеризуются ограниченным эксплуатационным сроком. Ввиду сложности извлечения обсадной колонны вместо замены труб монтируют новые во внутреннюю часть изношенной колонны. Для этого на этапе создания скважины при монтаже исходной обсадной колонны оставляют запас.

Для скважин на воду используют 3 типа обсадных труб по материалу.

Металлические. Ввиду высокой прочности подходят для артезианских скважин. Это наиболее долговечный вариант. Основной недостаток – подверженность коррозии.
Пластиковые. Варианты из ПНД и ПВХ характеризуются множеством достоинств, среди которых неподверженность коррозии, простота транспортировки и монтажа, небольшая масса, химическая нейтральность. Однако в сравнении со стальными аналогами они менее долговечны и прочны и обеспечивают менее надежные соединения.
Асбестоцементные. По основным параметрам близки к пластиковым трубам, но значительно более долговечны и хрупкие. Встречаются в напорных и безнапорных вариантах.