Бурильная колонна. Назначение, состав.

Введение
Бурение скважин является одним из ключевых процессов в нефтегазовой промышленности, обеспечивающим доступ к подземным месторождениям углеводородов. Одним из главных компонентов буровой установки, обеспечивающих эффективное бурение, является бурильная колонна. Бурильная колонна представляет собой сборную конструкцию, состоящую из множества соединенных между собой труб, замков и различных вспомогательных элементов.
1. Определение бурильной колонны
Бурильная колонна – это сборная конструкция, состоящая из множества отдельных труб, соединенных между собой замковыми соединениями, которая используется в процессе бурения скважин для передачи вращательного движения от буровой установки к долоту и выполнения других важных функций.
В структуру бурильной колонны входят различные типы труб, такие как бурильные трубы (BТ) и утяжеленные бурильные трубы (УБТ), а также разнообразные вспомогательные элементы, включая стабилизаторы, центраторы и другие компоненты. Основные функции бурильной колонны включают:
Передача вращательного движения: Бурильная колонна передает вращательное движение от роторной системы или верхнего привода буровой установки к буровому долоту, что позволяет последнему разрушать породу и углублять скважину.
Создание осевого давления: За счет веса бурильных труб и утяжеленных бурильных труб создается осевое давление на долото, необходимое для эффективного разрушения горных пород.
Обеспечение циркуляции бурового раствора: Внутри бурильной колонны циркулирует буровой раствор, который поступает через долото в забой скважины, охлаждает и смазывает его, выносит выбуренную породу на поверхность и стабилизирует стенки скважины.
Бурильная колонна играет ключевую роль в процессе бурения, обеспечивая не только передачу механической энергии и создание необходимых условий для разрушения породы, но и поддерживая безопасное и эффективное бурение. Надежность и правильное функционирование бурильной колонны напрямую влияют на успех буровых работ, экономическую эффективность и безопасность эксплуатации скважины.
Бурильная колонна является одной из самых критически важных компонентов буровой установки, оказывающей значительное влияние на успешность и эффективность бурового процесса. Её значимость определяется множеством ключевых функций, которые она выполняет, обеспечивая стабильность и безопасность бурения. Рассмотрим основные аспекты значимости бурильной колонны.
Передача вращательного движения на долото
Бурильная колонна передает вращательное движение от буровой установки к буровому долоту. Это движение необходимо для разрушения горных пород на забое скважины. Без надёжной передачи вращения бурение было бы невозможно или значительно менее эффективным.
Создание осевого давления на долото
Важной функцией бурильной колонны является создание осевого давления на буровое долото за счет собственного веса и использования утяжеленных бурильных труб (УБТ). Это давление помогает долоту эффективно разрушать породу, увеличивая скорость бурения и снижая износ оборудования.
2. Назначение бурильной колонны
Главное назначение бурильной колонны обеспечить механическую и гидравлическую связь работающего на забое долота и ствола скважины с поверхностным гидравлическим и механическим оборудованием.
Одновременно бурильная колонна служит инструментом для доставки на глубину колонковых и буровых долот, различных исследовательских устройств и приборов, аварийно-ликвидационных приспособлений и снарядов. Две главные функции выполняет бурильная колонна в процессе проходки ствола: вращает долото и одновременно передает на него осевую нагрузку; создает замкнутую циркуляцию агента через забой скважины,обеспечивая очистку ствола от выбуренной породы и привод погружных гидравлическихдвигателей.
В процессе бурения скважин бурильная колонна выполняет две ключевые функции:
Вращение долота и передача осевой нагрузки
Бурильная колонна обеспечивает вращение бурового долота и одновременно передает на него осевую нагрузку, необходимую для разрушения породы на забое скважины.
Создание замкнутой циркуляции бурового раствора
Колонна создает замкнутую циркуляцию бурового раствора через забой скважины, что обеспечивает очистку ствола от выбуренной породы и приводит в действие погружные гидравлические двигатели.
Бурильная колонна включает следующие основные элементы сверху вниз: рабочую (ведущую) трубу (рис. 1), бурильные трубы, утяжеленные бурильные трубы (УБТ) (рис. 2).
Рабочая труба, обычно квадратного сечения, служит для передачи вра¬щения от ротора к бурильной колонне. Она фиксируется в отверстии ро¬тора квадратными клиньями, вкладышами, в связи с чем вращается совме¬стно со столом ротора и одновременно может перемещаться в осевом на¬правлении по мере углубления забоя скважины.
Соединяется рабочая труба при помощи нижнего переводника с верх¬ней трубой бурильной колонны, а при помощи верхнего переводника - с вращающимся стволом вертлюга - устройством, связывающим нагнета-тельную линию бурового насоса, подающего промывочный агент, с вра-щающейся бурильной колонной.
Заводами выпускаются ведущие трубы со сторонами квадратного се-чения 112, 140 и 155 мм, с диаметром внутреннего канала соответственно 74, 85 и 100 мм. Длина ведущей трубы 13-14 м, материал - сталь группы прочности Д и марки 36Г2С.

3. Состав бурильной колонны
Бурильная колонна представляет собой сборную конструкцию, включающую несколько основных элементов, каждый из которых выполняет свои специфические функции. Основные элементы бурильной колонны (сверху вниз) включают:
Рабочая (ведущая) труба
Описание: Обычно имеет квадратное сечение и служит для передачи вращения от ротора к бурильной колонне.
Функции: Фиксируется в отверстии ротора с помощью квадратных клиньев и вкладышей, вращается вместе со столом ротора и может перемещаться в осевом направлении по мере углубления забоя скважины.
Бурильные трубы
Описание: Основная часть бурильной колонны, соединяющая рабочую трубу с утяжеленными бурильными трубами.
Функции: Передают вращательное движение и осевую нагрузку от рабочей трубы к утяжеленным бурильным трубам и долоту. Бурильные трубы выпускаются с диаметром от 60 до 168 мм и длиной 6, 8, 11,5-12,0 м, изготовленные из стали групп прочности C, Д, E, K, L и M.
 
Заключение
Таким образом, бурильная колонна представляет собой неотъемлемую часть бурового оборудования, играющую ключевую роль в процессе бурения скважин. Состоящая из различных компонентов, таких как рабочая труба, бурильные трубы, утяжеленные бурильные трубы и замковые соединения, она обеспечивает передачу вращательного движения на долото, создание осевой нагрузки, циркуляцию бурового раствора и стабилизацию ствола скважины.