Руководство по бурильным трубам: размеры нефтяных вышек и водяных скважин, резьба и вес

Что люди подразумевают под «трубой нефтяной вышки»

На нефтяной вышке слово «труба» может относиться к нескольким трубным изделиям: бурильной трубе, обсадной трубе, насосно-компрессорным трубам или трубам наземного трубопровода. При бурении вращающаяся трубка, соединяющая поверхность с долотом, бурильная труба — центральная часть бурильной колонны. Обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы устанавливаются в ствол скважины и обычно остаются там; Бурильная труба многократно собирается и развинчивается и должна выдерживать высокие крутящие моменты, растяжения, изгиб и циклическую усталость.

В этом руководстве основное внимание уделяется бурильная труба (включая распространенные конфигурации, используемые при бурении водяных скважин, такие как буровые, пневматические и погружные/вращательные программы).

Из чего сделана бурильная труба

«Соединение» бурильной трубы обычно состоит из тела трубы и двух толстостенных концов, называемых бурильными замками. Замки привариваются к телу трубы и обеспечивают прочные резьбовые соединения для многократного свинчивания и развинчивания.

• Тело трубы: длинная секция трубы (часто ~ 27–30 футов для диапазона 2).
• Бурильные замки: тяжелые концы, которые несут резьбу и крутящий момент.
• Штифт: конец с наружной резьбой
• Коробка: конец с внутренней резьбой
• Поворотно-уступообразное соединение: коническая резьба плюс буртик, который уплотняет и передает крутящий момент.

Поскольку замки добавляют значительное количество металла, две колонны с одинаковым внешним диаметром трубы могут иметь существенно разные «реальные» веса в зависимости от типа соединения и геометрии высадки. Самый надежный метод – лечение. корпус трубы и соединительная масса отдельно когда точность имеет значение.

Как определяются бурильные трубы (6 характеристик, которые вам действительно нужны)

Типичное обозначение, такое как «3-1/2 дюйма, 13,3#, X-95, NC38, диапазон 2», кодирует размеры, прочность и стандарт соединения бурильной трубы. Это характеристики, необходимые для выбора, совместимости и логистики.

1. Внешний диаметр трубки (наружный диаметр), например 2-3/8", 2-7/8", 3-1/2", 4", 4-1/2", 5 дюймов, 5-1/2", 6-5/8"
2. Номинальный вес (фунты/футы), используемый для идентификации и многих плановых расчетов.
3. Толщина стенки и внутренний диаметр (внутренний диаметр), которые влияют на гидравлику и прочность тела трубы.
4. Марка (семейство пределов текучести), например Е-75, Х-95, Г-105, С-135.
5. Диапазон длин, обычно диапазон 1 (18–22 футов), диапазон 2 (27–30 футов), диапазон 3 (38–45 футов)
6. Тип соединения/резьбы, например NC, IF, FH или REG (плюс устаревшие варианты)

Для принятия большинства решений Соединение класса OD совместимость управления и механические ограничения, в то время как идентификатор контролирует гидравлику и производительность грязевых или воздушных систем.

Размеры и вес бурильных труб (Практический справочник)

В приведенной ниже таблице представлены компактные справочные данные по распространенным размерам наружного диаметра бурильных труб, типичным номинальным весам, весам гладких концов, внутренним диаметрам и толщинам стенок. Использование идентификатор для гидравлических решений и использования номинальный/с подключением вес для оценки логистики и веса струн, если у вас нет данных о весе шарниров производителя.

Практическое правило: если вам нужна быстрая оценка без данных производителя о соединениях, используйте номинальный вес × длину соединения в качестве планового номера, а затем добавьте компоненты КНБК. Для подъема и транспортировки краном всегда используйте наиболее консервативный (более тяжелый) заявленный вес для точного соединения и диапазона длины.

Бурильные трубы для водяных скважин и бурильные трубы для нефтяных месторождений

Бурение водяных скважин включает в себя несколько методов (вращательный буровой раствор, пневматический роторный бур, погружной пневмоударник). Многие размеры совпадают с бурильными трубами для нефтяных месторождений, но причины принятия решений меняются.

Нефть и газ (глубокая/высокая нагрузка)

• Более высокий устойчивый крутящий момент и натяжение; больше усталости
• Повышенное внимание к стандартизации, проверке и прослеживаемости.
• Соединения часто стандартизируются вокруг распространенных семейств поворотно-плечевых соединений.

Колодец на воду / экологический / геотермальный

• Совместимость резьбы с существующими системами переводников/ударников/долот часто доминирует при выборе.
• Общие размеры включают от 2-3/8 дюйма до 4-1/2 дюйма в зависимости от класса буровой установки и глубины.
• Длина соединений и стили соединений могут значительно различаться в зависимости от поставщика и региона.

В практическом плане, Выбор бурильных труб для водяных скважин часто основывается на совместимости , в то время как нефтепромысловые программы часто ориентированы на цикл нагрузки и стандарты.

Нарезание резьбы на бурильных трубах: NC, IF, FH и REG

В большинстве бурильных замков для бурильных труб используются соединения с поворотным буртиком: коническая резьба способствует установке и выравниванию, а буртик обеспечивает первичное уплотнение и передает крутящий момент. «Семейства» соединений имеют значение, поскольку они определяют, что можно безопасно соединить, какие манометры вам нужны и какие аксессуары доступны.

Общие семейства соединений

• NC (нумерованные соединения) : широко используемая «нумерованная» поворотно-плечевая экосистема.
• ЕСЛИ (внутренняя промывка) : предназначен для уменьшения внутренних ограничений при подключении
• FH (полное отверстие) : предназначен для сохранения большей внутренней площади потока через соединение
• РЕГ (Обычный) : часто встречается для сопоставления с устаревшими или устоявшимися запасами.

Логика выбора: выберите IF/FH, если вы отдаете приоритет гидравлике и минимизируете ограничения, выберите NC, если вам нужна широкая совместимость и общий инструмент, и выберите REG, когда вам нужно соответствовать существующему запасу. Правильный выбор в конечном итоге зависит от крутящего момента/отдачи вашей установки и остальной части вашей инструментальной колонны.

Предупреждение о взаимозаменяемости

Некоторые соединения могут частично сопрягаться, но не являются полностью взаимозаменяемыми. Если резьба «срослась», но чувствуется неправильно, протекает или показывает несоответствие уступов, остановитесь и проверьте, используя правильные калибры. Близкое совпадение может быть небезопасным для работы по крутящему моменту и натяжению.

Как определить неизвестную резьбу бурильной трубы (последовательность операций)

Когда вы наследуете поставщиков труб или смесей, идентификация резьбы становится самым быстрым способом избежать простоев. Используйте этот рабочий процесс, чтобы перейти от «неизвестного контакта/коробки» к подтвержденному семейству и размеру соединения.

1. Проверьте маркировку на замке (часто проштампована тип соединения, размер, марка).
2. Измерьте наружный/внутренний диаметр бурильного соединения и сравните его с известными размерами запасов.
3. Используйте измеритель шага для оценки TPI и обратите внимание на поведение конуса.
4. Подтверждайте это с помощью подходящих резьбовых калибров каждый раз, когда труба испытывает значительный крутящий момент/натяжение.
5. Если вы подозреваете сценарий «пары, но неправы», не принуждайте к макияжу — сначала проверьте совместимость.

Операционный вывод: стоимость измерения обычно незначительна по сравнению со стоимостью истирание, утечки, сбой соединения или застревание струны .

Вес бурильной трубы: определения, формулы и примеры

«Вес бурильной трубы» может означать вес тела трубы, номинальный вес или средний вес соединения, включая бурильные замки. Всегда проверяйте, какое определение вы используете, прежде чем сравнивать котировки или рассчитывать нагрузку.

Три концепции веса, которые следует держать отдельно

• Вес с гладким концом (фунты/футы) : только тело трубы (без соединительной массы)
• Номинальный вес (фунты/футы) : стандартное соглашение об именах, используемое для идентификации и планирования.
• Вес сустава (фунт/сустав) : значение, которое лучше всего соответствует подъему, транспортировке и подробной инвентаризации струн.

Быстрая формула веса тела трубы на основе геометрии

Если вы знаете наружный и внутренний диаметр (дюймы), оцените вес тела трубы на фут (сталь) по формуле: Вес (фунт/фут) ≈ 2,673 × (НД² − ВД²)

Рабочий пример (2-3/8 дюйма с внутренним диаметром ~ 1,815 дюйма)

OD² − ID² ≈ 2,35, следовательно, вес ≈ 2,673 × 2,35 ≈ 6,27 фунта/фута , что соответствует типичным значениям с простым концом в справочных таблицах.

От фунтов/футов до веса на соединение и веса струны

• Вес на соединение (воздух) ≈ (фунты/футы) × (длина соединения в футах)
• Вес колонны (воздух) ≈ сумма весов компонентов КНБК всех соединений.
• В жидкости плавучесть снижает эффективную нагрузку на крюк; не используйте плавающий груз для подъема/транспортировки

Для безопасного обращения: используйте воздушные гири и консервативные опубликованные веса суставов. . Для механиков бурения: рассчитайте нагрузку на плавучий крюк, используя соответствующий коэффициент плавучести для жидкостной системы.

Как правильно выбрать бурильную трубу (контрольный список выбора)

Используйте этот контрольный список, чтобы разработать программу бурильных труб, соответствующую ограничениям вашей буровой установки, методу бурения и экосистеме соединений.

Шаг 1. Начните с ограничений

• Допустимый крутящий момент буровой установки (поворотный/верхний привод)
• Максимальная нагрузка на крюк/отвод и пределы мачты
• Целевая глубина, степень отклонения и ожидаемое воздействие усталости
• Размер отверстия, гидравлика (ВД) и программа бурового раствора/воздуха
• Требуемая совместимость резьбы с существующими переводниками/КНБК

Шаг 2. Выберите внешний диаметр и стенку (гидравлика или прочность)

Струны с меньшим наружным диаметром обычно используются на небольших буровых установках и в программах с более мелкой глубиной; Струны большего диаметра увеличивают жесткость и крутящий момент, но увеличивают вес и стоимость. Если гидравлика ограничена (потери давления, объем воздуха), расставьте приоритеты идентификатор continuity и стиль подключения.

Шаг 3. Выберите класс (группа прочности)

Более высокий сорт увеличивает предел текучести, но не решает автоматически проблемы усталости или практики эксплуатации. Выбирайте марку в зависимости от требований к натяжению/крутящему моменту, глубины и дисциплины проверки.

Шаг 4. Стандартизируйте соединения

Самый быстрый способ сократить время простоя — это стандартизировать одно совместимое семейство соединений и проверить наличие соответствующих манометров. Смешанные потоки — предсказуемый режим сбоя как при эксплуатации нефтяных месторождений, так и при эксплуатации водяных скважин.

Обращение и техническое обслуживание для предотвращения сбоев

Большинство проблем с бурильными трубами связаны с повреждением резьбы и уступов, загрязнением, неправильным моментом свинчивания или пропуском проверок. Эти проблемы проявляются в виде истирания, утечек, слабого состава, размывов, усталостных трещин и сбоев соединений.

• Используйте протекторы резьбы при хранении и транспортировке.
• Содержите нитки в чистоте; используйте соответствующие соединения и методы обращения
• Выполните соединения для корректировки крутящего момента с помощью калиброванного оборудования.
• Регулярно проверяйте, чтобы вовремя обнаружить потеки, трещины и чрезмерный износ.

Эксплуатационный вывод: дисциплинированное обращение и проверка дают наибольший выигрыш в надежности — зачастую больший, чем изменение марки или увеличение диаметра трубы.