Уроки эксплуатации легкосплавных бурильных труб при бурении скважин большой протяженности

SPECIAL FEATURES OF LIGHT-ALLOY DRILL PIPE APPLICATION IN Long WELL DRILLING

ALIKIN R.S.1,
BASOVICH D.V.1,
BUYANOVSKIY I.N.1,
PETUNKIN I.V.2
1 Akvatik-Drill Pipes LLC
Moscow, 125167,
Russian Federation
2 Drill Pipes LLC
Kamensk-Uralsky,
Sverdlovsk Region, 623405, Russian Federation

Эксплуатация легкосплавных бурильных труб при бурении скважин большой протяженности имеет свои особенности. Возникающие сложности и проблемы авторы предлагают решать с помощью более современных методов, совместно разработанных и внедренных в производство компаниями «Акватик-Бурильные трубы» и «Бурильные трубы». Промысловый опыт показал высокую эффективность от их применения.

Application of light alloy drill pipes during long well drilling has its own features. The authors propose to address the arising challenges and problems with the help of advanced methods jointly developed and implemented by Akvatik-Drill Pipes and Drill Pipes companies. Field experience has proved high efficiency of their application.

Объемы бурения вертикальными, наклонными и горизонтальными скважинами большой протяженности (СБП) с каждым годом увеличиваются, однако, как показывает промысловый опыт проводки таких скважин, основными ограничениями при их бурении являются:
– недопустимо высокий вес бурильного инструмента на подъем из скважины;
– потеря бурильной колонной (БК) продольной устойчивости;
– сложности при доведении осевой нагрузки и вращающего момента до долота при преодолении сил сопротивления перемещению и вращению БК;
– проблемы очистки, в первую очередь горизонтальных стволов, от выбуренной породы (шлама);
– прогрессирующий износ замков и тела бурильных труб (БТ);
– проблемы подвода гидравлической энергии к забойному двигателю и долоту для обеспечения необходимых технологических режимов бурения и промывки скважины;
– проблемы ликвидации прихвата БК силовыми методами;
– необходимость максимального снижения веса компоновки низа бурильной колонны (КНБК) при использовании немагнитных утяжеленных бурильных труб (УБТ) в составе комплекта забойной телесистемы;
– необходимость эффективного гашения вибраций, создаваемых долотом в процессе бурения;
– необходимость применения БТ из коррозионностойких марок стали при бурении СБП на месторождениях с повышенным содержанием H2S и СО2 в пластовых флюидах;
– освоение труднодоступных нефтегазовых месторождений, в том числе, морских, в зонах вечной мерзлоты и т.п.
Одним из методов решения ряда вышеуказанных проблем является применение комбинированных БК с включением легкосплавных БТ повышенной надежности (ЛБТ). Имея малый погонный вес, ЛБТ обладают, кроме того, целым рядом других физикомеханических свойств, выгодно отличающих их от применяемых стальных бурильных труб (СБТ) близких типоразмеров. К этим свойствам, в частности, относятся: фактор плавучести; высокая удельная прочность; низкий модуль упругости; коррозионная стойкость в сероводородосодержащих агрессивных средах, немагнитные и виброгасящие свойства алюминиевых сплавов.
Вышеперечисленные свойства ЛБТ, как показала многолетняя практика их применения в составе комбинированных БК при бурении СБП, позволяют:
– существенно снизить нагрузки на подъёмную часть буровой установки;
– уменьшить крутящие моменты на приводе вращения БК и потери давления в циркуляционной системе скважины;
– обеспечить надежное доведение осевой нагрузки, вращающего момента и гидравлической энергии до бурового долота;
– улучшить очистку горизонтального ствола от выбуренной породы, в том числе, путем применения ЛБТ с винтовым оребрением наружной поверхности;
– добиться более эффективной защиты БК от вредных вибраций;
– снизить вес и стоимость КНБК за счет замены тяжелых и стальных немагнитных корпусов телесистем на более легкие из алюминиевых сплавов;
– снизить линейный износ стальных замков БТ;
– поднять эффективность аварийных работ по ликвидации прихвата бурильного инструмента силовым методом за счет увеличения растягивающей нагрузки и крутящего момента, которые можно довести до прихваченного участка по облегченной БК;
– обеспечить необходимую сопротивляемость БТ коррозионному поражению при бурении на месторождениях с повышенным содержанием H2S и СО2.
Основные требования к конструкции ЛБТ оговорены в международном стандарте ISO-15546:2011Е [1], ГОСТ 23786-79 [2] и ЛБТПН.000 ТУ [3].
ЛБТ состоит из легкосплавной трубы и присоединенных по ее концам элементов стального замка-муфты и ниппеля, оснащенных замковыми резьбами согласно ГОСТ Р 50864-96 [4], которые полностью взаимозаменяемы с соответствующими резьбами стандарта Американского института нефти (API Specification 7-2) [5].

Одним из методов решения ряда вышеуказанных проблем является применение комбинированных БК с включением легкосплавных БТ повышенной надежности. Имея малый погонный вес, ЛБТ обладают, кроме того, целым рядом других физико-механических свойств, выгодно отличающих их от применяемых стальных бурильных труб (СБТ) близких типоразмеров. К этим свойствам, в частности, относятся: фактор плавучести; высокая удельная прочность; низкий модуль упругости; коррозионная стойкость в сероводородосодержащих агрессивных средах, немагнитные и виброгасящие свойства алюминиевых сплавов.

Трубные заготовки для ЛБТ изготавливаются из специальных алюминиевых сплавов методом прямого гидравлического горячего прессования. Основной объем трубных заготовок для ЛБТ поставляется из высокопрочного и пластичного алюминиевого сплава Д16Т с химическим составом согласно ГОСТ 4784-97 [6]. Сплав Д16Т, относящийся к группе систем Al-Cu-Mg, подвергается закалке и естественному старению, и рекомендован к применению при температурах не выше 160 °С.
При повышенных требованиях к прочности и коррозионной стойкости труб, контактирующих с морской водой, сероводородом или диоксидом углерода, применяется высокопрочный сплав 1953Т1 по ОСТ 1 92014-90 [7], относящийся к группе систем Al-Zn-Mg. Сплав 1953Т1 подвергается закалке и искусственному старению и рекомендован к применению при температурах не выше 120 °С.
При бурении СБП, в которых температура на забое может достигать 220 °С, используется жаропрочный алюминиевый сплав АК4-1Т1 [6], относящийся к группе систем А1—Сu— Mg—Fe—Ni, который также подвергается закалке и искусственному старению.
Трубные заготовки ЛБТ имеют продольное переменное сечение с гладкой внутренней частью и с концевыми утолщениями (законцовками). Законцовка со стороны муфты для возможности установки клинового захвата выполняется длиннее, чем со стороны ниппеля.
Для соединения алюминиевой трубы с замком применена правая малоконусная (конусность резьбы 1:32) трапецеидальная резьба трубная типа ТТ [1-3] с коническим стабилизирующим пояском и упором по внут-
реннему торцу. Гарантированные радиальные натяги по резьбе, стабилизирующему пояску и упору в торец в этом соединении обеспечиваются за счет применения «температурного» способа сборки замков с трубами, осуществляемой по специальной технологии. Конический стабилизирующий поясок в соединении частично разгружает резьбу от знакопеременных изгибающих напряжений и тем самым увеличивает усталостную прочность и надежность трубного соединения.
Благодаря такой конструкции достигается повышенная надежность всех сопряжений ЛБТ, что позволяет эффективно выполнять технологические операции с вращением инструмента, а также проводить аварийные работы по ликвидации прихвата силовыми методами.
Также трубы могут поставляться с удлиненными замковыми деталями для возможности ремонта замковой резьбы методом торцевания или полной перенарезки замковой резьбы.
В базовом варианте исполнения ЛБТ (рис. 1) номинальный наружный диаметр трубных заготовок постоянен.
Кроме того, изготавливаются ЛБТ следующих основных модификаций:
– в протекторном исполнении ЛБТ-П (рис. 2), предназначенном для защиты от износа основного тела трубы, повышения продольной устойчивости БК, а также ее лучшего центрирования в горизонтальном стволе скважины;
– со спиральным оребрением наружной поверхности ЛБТ-С (рис. 3) – для улучшения очистки ствола от выбуренной породы и повышения продольной устойчивости при бурении СБП. Оребрение выполняется при прессовании заготовки. Направление оребрения – правое.
– гладкие, с увеличенной толщиной стенки – УЛБТ (рис. 4), предназначенные для применения в качестве корпусов забойных телесистем вместо утяжеленных бурильных труб из немагнитных стальных сплавов, а также используемые в качестве эффективного демпфера для гашения вредных вибраций БК в процессе бурения. С целью исключения помех в работе телесистем УЛБТ не оснащаются стальными замками, а присоединительные резьбы выполнены непосредственно на теле алюминиевой трубы.
Техника и технология бурения с включением ЛБТ в состав комбинированных БК впервые была разработана, успешно опробована и обобщена одним из создателей этого метода В.С. Басовичем [8] на основе уникального опыта бурения в СССР рекордной Кольской сверхглубокой научно-исследовательской скважины СГ-3.
Бурение СГ-3 началось 24 мая 1970 г. До глубины в 7263 м шли однородные прочные граниты и особых осложнений не было. На этом этапе бурение велось с помощью серийной буровой установки «Уралмаш-4Э» номинальной грузоподъемностью 225 т. Далее, в связи с утяжелением бурильного инструмента по мере углубления скважины и ростом сопротивлений движению БК, бурение СГ-3 продолжили на более мощной БУ «Уралмаш-15000», грузоподъемностью до 400 т, специально предназначенной для сверхглубокого бурения.
Ниже 7000 м скважина вошла в менее прочные слоистые породы, при прохождении которых ствол стал искривляться и осыпаться с образованием каверн. В результате БК могло заклинить обваливающейся породой и при попытке ликвидации такого прихвата мог произойти ее обрыв. Потерянная часть БК цементировалась и бурение продолжалось в новом стволе. Поэтому было пробурено три глубоких ствола, последний из которых в 1990 г. достиг рекордной глубины 12262 м, после чего бурение было прекращено и скважина законсервирована.
На первом этапе бурения для облегчения БК применялись серийные легкосплавные БТ, оснащенные треугольной безупорной трубной резьбой, уплотненные при сборке соединения эпоксидной смолой. Такое соединение, предназначенное для турбинного бурения, не допускало вращения БК, так как доворот трубной резьбы мог привести к разрушению соединения и аварии.

Техника и технология бурения с включением ЛБТ в состав комбинированных БК впервые была разработана, успешно опробована и обобщена одним из создателей этого метода В.С. Басовичем на основе уникального опыта бурения в СССР рекордной Кольской сверхглубокой научно-исследовательской скважины СГ-3.

Поэтому на СГ-3 под руководством В.С. Басовича было освоено изготовление алюминиевых БТ повышенной надежности, что обеспечило необходимую герметичность БК и возможность приложения к бурильному инструменту высокого крутящего момента, т.е. позволило применять эти трубы при вращательном бурении на втором, существенно более сложном этапе проводки СГ-3.
В.С. Басовичем были сформулированы основные факторы, осложняющие углубление ствола, показана необходимость и эффективность применения ЛБТ, предложены типовые оптимальные компоновки БК, позволяющие свести к минимуму силы и моменты сопротивления при бурении.
В табл. в качестве примера приведена компоновка БК при бурении СГ-3 на рекордной глубине 12262 м, из которой видно, что в нижней, наиболее «горячей» секции БК, устанавливались ЛБТ-147х11 и ЛБТ-147х13 из жаропрочного алюминиевого сплава АК4-1Т1. Средняя часть комплектовалась ЛБТ-147х11 и ЛБТ-147х15 из более пластичного сплава Д16Т. В самых нагруженных растягивающими усилиями верхних секциях БК использовались ЛБТ-147х11, ЛБТ-147х13 и ЛБТ-147х15 из сплава 1953Т1.

В процессе бурения СГ-3 применение ЛБТ в составе комбинированных компоновок БК обеспечило снижение веса инструмента в буровом растворе и, соответственно, его напряженно-деформированного состояния. В частности, расчетный вес бурильного инструмента в компоновке, приведенной в табл., составил 220 тс, а силы сопротивления на подъем сборки – 120 тс.

По рабочей документации, разработанной под руководством В.С. Басовича компанией «Акватик» (с 2012 г. – «Акватик-Бурильные трубы»), было освоено серийное производства всей гаммы ЛБТ. В дальнейшем положительный опыт применения алюминиевых БТ повышенной надежности на СГ-3 был широко использован при разбуривании месторождений Западной Сибири, Урало-Поволжья и др., где к настоящему времени с применением ЛБТ разных типоразмеров пробурено сотни тысяч метров горных пород.

По рабочей документации, разработанной под руководством В.С. Басовича компанией «Акватик» (с 2012 г. – «Акватик-Бурильные трубы»), было освоено серийное производства всей гаммы ЛБТ. В дальнейшем положительный опыт применения алюминиевых БТ повышенной надежности на СГ-3 был широко использован при разбуривании месторождений Западной Сибири, Урало-Поволжья и др., где к настоящему времени с применением ЛБТ разных типоразмеров пробурено сотни тысяч метров горных пород.
Примером весьма эффективного использования ЛБТ является капитальный ремонт (КРС) глубоких скважин путем бурения в них новых протяженных боковых стволов (БС) с целью восстановления дебита или подключения к эксплуатации новых продуктивных пластов. В настоящее время на многих Западно-Сибирских месторождениях перспективной и распространенной становится следующая конструкция скважины: из «окна» эксплуатационной колонны долотами малого диаметра бурится БС протяженностью до 1000 м, предназначенный для последующего спуска и установки в нем эксплуатационного хвостовика с фильтром.
Вскрытие продуктивного пласта в таких скважинах выполняется с близким к вертикальному зенитным углом входа и небольшим смещением от старого забоя. При этом максимальная интенсивность набора кривизны на некоторых участках БС может достигать 5 град/10м, что при использовании СБТ-89 или СБТ-73 приводит к существенному росту знакопеременных изгибных напряжений и прижимающих усилий, приложенных к БК со стороны стенок скважины. Как следствие, бурение с применением СБТ сопровождается осложнениями в виде затяжек, снижением прочности, усталостной выносливости и увеличением интенсивности износа БТ. Кроме того, возникают проблемы при спуске хвостовика.
Одним из эффективных путей проводки БС в подобных сложных горно-геологических условиях оказалось включение в компоновку БК секции ЛБТ-90х9П или ЛБТ-103х11П, устанавливаемой непосредственно над КНБК в зоне максимальной искривленности БС. У ЛБТ, обладающих практически в 3 раза меньшей по сравнению с СБТ жесткостью, максимальные изгибные напряжения ниже, чем в СБТ близких типоразмеров, а значит, при прочих равных технологических условиях, ЛБТ лучше вписываются в сильно искривленные участки ствола скважины. На рис. 5 в качестве примера представлен типовой для Приобского и ряда других месторождений ХМАО профиль БС с вертикальной глубиной более 2700м, полным смещением от устья «материнской» скважины 1500 –-2000 м и проектным забоем 3300 – 3700 м [9].
Применение комбинированных компоновок, включающих ЛБТ, при бурении БС в аналогичных скважинах, позволили улучшить проходимость БК на участках с резкими перегибами пространственной траектории ствола, и тем самым были расширены возможности для оптимизации профиля ствола и устранены основные причины, осложняющие спуск хвостовика.
Промысловые испытания, проведенные в ОАО «Татнефть» при бурении СБП, где особые требования предъявляются к очистке ствола, показали высокую эффективность использования в компоновке БК секций ЛБТ-103х11С (рис. 3) с наружным винтовым оребрением компании «Акватик-Бурильные трубы». При бурении горизонтального ствола за счет качественной очистки ствола от шлама было получено более чем двукратное увеличение механической скорости проходки, а также обеспечены беспрепятственный спуск и установка хвостовика.
Анализ современного состояния эксплуатации ЛБТ при бурении СБП позволил выявить ряд новых особенностей и требований, предъявляемых как к конструктивному исполнению алюминиевых БТ, так и к технологии их применения.
1. Как показывает практика отработки ЛБТ при бурении СБП, плановый ресурс работы БТ может ограничиваться либо:
– износом тела (протектора) алюминиевой трубы, что характерно для бурения протяженных горизонтальных стволов;
– выходом из строя замковой резьбы, что имеет место при большом количестве свинчиваний/развинчиваний ЛБТ и высоких нагрузках, приложенных к БТ в процессе эксплуатации.
Трубное соединение алюминиевой трубы со стальным замком по резьбе ТТ, как правило, полностью сохраняет работоспособность.
При сверхнормативном износе тела ЛБТ не подлежит восстановительному ремонту и списывается. По этой причине актуальным становится обеспечение возможности проводить ремонт замковой резьбы путем ее перенарезки на ниппеле и/или муфте замка. При этом имеется ввиду однократный восстановительный ремонт поврежденной замковой резьбы, так как после ремонта полный ресурс работы ЛБТ будет лимитироваться уже не отремонтированной замковой резьбой, а прогрессирующим износом тела ЛБТ.
С целью реализации качественного ремонта замковой резьбы в настоящее время (по согласованию с заказчиком) ЛБТ также могут оснащаться удлиненными элементами стального замка.
Следует особо отметить, что удлинение замка имеет ряд негативных последствий, связанных с тем, что, в зависимости от типоразмера ЛБТ средняя масса замка увеличивается примерно на 16,7 – 23,8 % и, следовательно, повышаются эквивалентная плотность и погонный вес труб в воздухе и буровом растворе. При этом возрастает вес комбинированной БК в растворе, соответственно увеличиваются показатели напряженно-деформированного состояния бурильного инструмента, вероятность раннего развития усталостных трещин в элементах ЛБТ и, как следствие, снижается нормативный ресурс работы алюминиевой БТ.
С целью повышения ресурса отработки комплектов ЛБТ при бурении СБП путем обеспечения более равномерного нагружения труб следует регулярно менять местами рабочие и нерабочие замковые соединения, а также выполнять перестановку свечей в составе компоновки БК.
2. Накопленный в последние годы промысловый опыт вращательного бурения нижних интервалов СБП, в первую очередь, с горизонтальным окончанием, например, на шельфе острова Сахалин, свидетельствует о необходимости увеличения крутящего момента на приводе вращения БК.
Конструктивно выполнение этого требования в СБТ достигается путем применения высокомоментных двухупорных замковых резьб, которые в отличие от повсеместно используемых одноупорных резьб по ГОСТ Р 50864-96 оснащены дополнительным внутренним упорным торцом, что позволяет на 30 — 40 % увеличить крутящий момент крепления, и, соответственно, максимально допустимый рабочий крутящий момент при эксплуатации БТ.
К преимуществам бурильного замка с двухупорной резьбой, кроме того, относится более высокая усталостная прочность соединения, а, следовательно, увеличенный ресурс работы БТ в сборе. Также появляется принципиальная возможность уменьшить наружный диаметр замка и увеличить внутренний проходной диаметр, что снижает общие гидравлические потери в БТ.
При необходимости, по желанию заказчика, ЛБТ также могут оснащаться замками с двухупорной резьбой.
Однако вопрос целесообразности применения таких замков в ЛБТ должен решаться сопоставлением между собой ожидаемых при бурении расчетных значений приложенных к ЛБТ силовых факторов (крутящий и изгибающий моменты, а также продольное усилие) и соответствующих прочностных показателей ЛБТ.
Поскольку приложенные к БТ силовые факторы в комбинированных БК, включающих ЛБТ, имеют сниженные, по сравнению со стальными БК, значения, то, как показывают практика бурения и расчеты, несущей способности основного тела ЛБТ, его одноупорного замкового и неразборного трубного соединений оказывается вполне достаточно для эффективного бурения СБП.
3. Опыт эксплуатации ЛБТ в присутствии коррозионно-активных жидкостей показывает, что во избежание коррозионного поражения элементов алюминиевой БТ в процессе бурения необходимо контролировать водородный показатель бурового раствора рН, значение которого необходимо поддерживать в интервале 6,5 – 9,5.
При значениях рН за пределами рекомендованного диапазона заметно ускоряется общая коррозия алюминиевых сплавов как в щелочной, так и в кислотной среде.
При цементировании хвостовиков и установке цементных мостов допускается кратковременное нахождение ЛБТ в растворах с рН до 12.
Для выполнения кислотных ванн в присутствии ЛБТ запрещено использование соляной, серной и плавиковой кислот, которые активно реагируют с алюминиевыми сплавами, вызывая их интенсивную коррозию с выделением водорода. Вместо упомянутых кислот для ликвидации прихваченной БК, включающей ЛБТ, рекомендуется применение 15 % водного раствора сульфаминовой кислоты (HSO3NH2), которая, как показали экспериментальные исследования и промысловый опыт [11], достаточно интенсивно реагирует с карбонатными коллекторами, не подвергая коррозии алюминиевые трубы.
4. Анализ эксплуатации ЛБТ при бурении СБП позволяет сформулировать основные причины так называемых «новых» аварий с ЛБТ, которые практически не встречались ранее.
4.1. Например, причиной представленного на рис. 6 характерного аварийного слома ЛБТ-147х13П из сплава 1953Т1 по основному телу БТ при проводке наклонно-направленной скважины явилось бурение в режиме «слайдинг» (без вращения БК) с неконтролируемой нагрузкой на долото.
Традиционный метод определения нагрузки на долото по разгрузке веса на крюке (РВК) можно считать достаточно информативным до тех пор, пока БК не теряет продольной устойчивости в форме спирального «баклинга». Однако при развитом спиральном «баклинге» такой метод дает сильно искаженные значения нагрузки на долото.
Действительно, при спиральном «баклинге», инициированным «слайдингом», резко возрастают боковые усилия, прижимающие БК к стенкам скважины, увеличиваются силы сопротивления, что фиксируется по снижению веса инструмента на крюке буровой установки, вплоть до его полного «зависания» в стволе скважины. Дальнейшая «подача» инструмента в такой ситуации, не приводя к передаче нагрузки на долото, может вызвать складывание потерявших продольную устойчивость секций БК в пространственную спираль, что сопровождается резким ростом эквивалентных напряжений в БТ. Попытки возобновить проходку путем еще большего увеличения «кажущейся» нагрузки на долото приводят к низкочастотному колебательному процессу с высокой амплитудой изменения напряжений в трубах, что способствует ускоренному развитию усталостных повреждений в теле БТ и, в конечном счете, создает благоприятные условия для аварийного разрушения инструмента.
Вышесказанное иллюстрируют приведенные на рис.7 расчетные графики зависимости веса на крюке буровой установки и приложенных к БК со стороны стенок скважины суммарных сил сопротивления (трения) от разгрузки веса на крюке при бурении типовой СБП в режиме «слайдинг».
Из рис. 7 и данных расчетов следует, что при бурении с РВК, не превышающей 115 кН, БК не теряет продольной устойчивости, силы сопротивления остаются практически постоянными и, следовательно, РВК соответствует нагрузке на долото. Когда РВК находится в интервале: 115 – 130 кН, в БК возникают участки синусоидального «баклинга», на которых части БК приобретают форму, близкую к плоской синусоиде. При значениях РВК, превышающих 130 кН, в БК развивается спиральный «баклинг». При этом резко возрастают боковые усилия, прижимающие инструмент к стенкам скважины, соответственно увеличиваются суммарные силы трения, приложенные к БК и показания РВК перестают отображать фактическую нагрузку на долото. При РВК, равной 178 кН, силы трения становятся настолько большими, что вся БК оказывается сжатой и «зависает» в стволе скважины. Дальнейшая разгрузка БК приводит не к увеличению нагрузки на долото, а к складыванию спирали и, соответственно – к прогрессирующему росту эквивалентных напряжений в БТ, создающих предпосылки для ее аварийного разрушения.

Во избежание подобных ситуаций для определения фактической, а не «кажущейся» нагрузки на долото при бурении СБП, целесообразно ориентироваться либо на прямые забойные измерения параметров проходки, либо контролировать нагрузку на долото по перепаду давлений на забойном двигателе, либо в режиме реального времени вести информативные расчеты роста критических усилий «баклинга» в БК.
4.2. В связи с расширением в последние годы объемов применения для бурения СБП буровых установок, оснащенных системой верхнего привода (СВП), отмечено появление не встречавшихся ранее типов аварий с ЛБТ, характеризующихся сломом алюминиевой трубы по утолщенной высадке на муфтовом конце БТ. Как правило, при осмотре таких аварийных ЛБТ на наружной поверхности муфтовой законцовки обнаруживаются глубокие повреждения и другие дефекты, возникшие вследствие контакта с клиньями ротора (ПКР) при выполнении не разрешенных правилами техники безопасности в бурении операций по креплению или раскреплению замковых соединений, в том числе с использованием СВП и задержкой труб в ПКР, или при неправомерном использовании плашек, типоразмер которых не соответствует алюминиевым трубам.
Характерные повреждения наружной поверхности ЛБТ-147х13П из сплава 1953Т1 представлены на рис. 8.
На рис. 8 отчетливо видны глубокие кольцевые канавки, оставленные клиньями ПКР при провороте трубы. Такого рода дефекты могли привести к появлению в теле утолщенной законцовки системы скрытых трещин и очагов концентрации напряжений, т.е. к существенному снижению прочности и несущей способности ЛБТ, и как следствие, к ее разрушению.
Окончательный слом по ослабленному сечению трубы происходит, как правило, позже, в процессе бурения, СПО или операций по ликвидации прихвата инструмента вследствие либо усталостного разрушения, спровоцированного появлением новых «сильных» концентраторов напряжения, либо от непосредственного приложения к трубе комбинации растягивающих нагрузок, крутящего момента, изгибающих нагрузок и избыточного внутреннего давления, при совместном действии которых эквивалентные напряжения превышают предел прочности ослабленной зоны бурильной трубы. Во избежание подобных инцидентов необходимо не допускать свинчивание и развинчивание замковых соединений ЛБТ с задержкой труб в ПКР.

ВЫВОДЫ
Проведенный анализ показывает, что подавляющее большинство аварий с ЛБТ происходило в последние годы из-за допущенных нарушений технологического регламента и правил ведения буровых работ. Это, к сожалению, приводит к незаслуженному падению доверия буровиков к ЛБТ, как к классу бурильного инструмента, дополняющего СБТ в комбинированных компоновках БК и обладающего, как известно, рядом технологических преимуществ, в том числе указанных в настоящей статье.
Промышленное производство всей гаммы вышеупомянутых ЛБТ, а также легкосплавных насосно-компрессорных и обсадных труб осуществляет ООО «Бурильные трубы» в сотрудничестве с ООО «Акватик-Бурильные трубы». Накопленный опыт позволяет разрабатывать новую трубную продукцию, оперативно вносить в нее согласованные с заказчиком конструктивные изменения, а также выполнять техническое сопровождение труб в процессе эксплуатации, повышающие эффективность их применения.

Литература

1. ISO 15546-2011Е. Бурильные трубы из алюминиевых сплавов для нефтяной и газовой промышленности.
2. ГОСТ 23786-79. Трубы бурильные из алюминиевых сплавов.
3. ТУ 24.42.26-001-92530800–2017. Трубы бурильные легкосплавные повышенной надежности. Технические условия.
4. ГОСТ Р 50864-96. Резьба коническая замковая для элементов бурильных колонн.
5. ANSI/API SPECIFICATION 7-2 (Specification for Threading and Gauging of Rotary Shouldered Thread Connections).
6. ГОСТ 4784-97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки.
7. ОСТ 1-92014-90. Сплавы алюминиевые деформируемые. Марки.
8. Басович В.С. и др. Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыт исследований. М. 1998.
9. Дворников А.А. и др. Эффективность применения легкосплавных бурильных труб ЛБТПН 90х9П при бурении боковых стволов малого диаметра в сложных геолого-технических условиях Западно-Сибирских нефтегазовых месторождений // Бурение и нефть. 2014. № 11.
10. Басович В.С. и др. Перспективы применения легкосплавных бурильных труб с наружным спиральным оребрением для бурения горизонтальных скважин и боковых стволов // Бурение и нефть. 2014. № 5.
11. ЛУКОЙЛ внедряет передовые технологии строительства скважин // пресс-релиз ОАО «НК ЛУКОЙЛ». 2011.

References

1. ISO 15546-2011E. Buril'nyye truby iz alyuminiyevykh splavov dlya neftyanoy i gazovoy promyshlennosti [ISO 15546-2011Е. Petroleum and Natural Gas Industries – Aluminium Alloy Drill Pipes]. (In Russian). Available at: https://standartgost.ru/g/ISO_15546:2011 (accessed 02.08.2019).
2. GOST 23786-79. Truby buril'nyye iz alyuminiyevykh splavov [State Standard 23786-79. Truby buril'nyye iz alyuminiyevykh splavov]. (In Russian). Available at: https://files.stroyinf.ru/Data1/11/11233/index.htm (accessed 02.08.2019).
3. TU 24.42.26-001-92530800–2017. Truby buril'nyye legkosplavnyye povyshennoy nadozhnosti. Tekhnicheskiye usloviya [Technical Specifications24.42.26-001-92530800–2017. Improved Reliability Light Alloy Drill Pipes – Technical Specification].
(In Russian). Available at: http://www.vashdom.ru/gost/23786-79/ (accessed 02.08.2019).
4. GOST R 50864-96. Rez'ba konicheskaya zamkovaya dlya elementov buril'nykh kolonn [State Standard R 50864-96. Tool Joint Taper Thread for Drill String Components]. (In Russian). Availabte at: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-50864-96 (accessed 01.08.2019).
5. ANSI/API SPECIFICATION 7-2 (Specification for Threading and Gauging of Rotary Shouldered Thread Connections). Available at: https://global.ihs.com/doc_detail.cfm?document_name=API%20SPEC%207%2D2&item_s_key=00506117 (accessed 18.07.2019).
6. GOST 4784-97. Alyuminiy i splavy alyuminiyevyye deformiruyemyye. Marki [State Standard 4784-97. Aluminium and Wrought Aluminium Alloys. Grades]. (In Russian).Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200003141 (accessed 18.07.2019).
7. OST 1-92014-90. Splavy alyuminiyevyye deformiruyemyye. Marki [OST 1-92014-90. Wrought Aluminium Alloys. Grades]. Availabte at: http://pkkorabel.ru/sites/1-korabel/uploads/gosts/al/1.92014-90.pdf (accessed 18.07.2019). (In Russian).
8. Basovich V.S. et al. Kol'skaya sverkhglubokaya. Nauchnyye rezul'taty i opyt issledovaniy [Kola Super-Deep Well. Scientific Results and Research Experience], Moscow, 1998. (In Russian).
9. Dvornikov A.A. et al. Effektivnost' primeneniya legkosplavnykh buril'nykh trub LBTPN 90kh9P pri burenii bokovykh stvolov malogo diametra v slozhnykh geologo-tekhnicheskikh usloviyakh Zapadno-Sibirskikh neftegazovykh mestorozhdeniy [Efficiency of Use of Light Alloy Drill Pipes LAIDP 90x9P during Slim Sidetrack Drilling in Challenging Geological and Technical Conditions of West Siberian Oil and Gas Fields]. Bureniye i neft' [Drilling and Oil], 2014, no. 11. (In Russian).
10. Basovich V.S. et al. Perspektivy primeneniya legkosplavnykh buril'nykh trub s naruzhnym spiral'nym orebreniyem dlya bureniya gorizontal'nykh skvazhin i bokovykh stvolov [Prospects for Use of Light Alloy Spiral Finned Drill Pipes for Horizontal Well and Sidetrack Drilling]. Bureniye i neft' [Drilling and Oil], 2014, no. 5. (In Russian).
11. LUKOYL vnedryayet peredovyye tekhnologii stroitel'stva skvazhin [LUKOIL Introduces Advanced Well Construction Technologies]. Press Release of LUKOIL PJSC. 2011. (In Russian).

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Аликин Р.С.

    Аликин Р.С.

    главный конструктор

    ООО «Акватик-Бурильные трубы» г. Москва, 125167, РФ

    Басович Д.В.

    Басович Д.В.

    генеральный директор

    ООО «Акватик-Бурильные трубы» г. Москва, 125167, РФ

    Буяновский И.Н.

    Буяновский И.Н.

    к.т.н., ведущий инженер

    ООО «Акватик – Бурильные Трубы»

    Петункин И.В.

    Петункин И.В.

    генеральный директор

    ООО «Бурильные трубы»

    Просмотров статьи: 1774

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru