Все про буровые трубы: виды, характеристики, особенности

Буровая труба — длинный пустотелый предмет, круглого или квадратного профиля различного диаметра, предназначенные для обустройства буровой колонны.

Трубы для буровых установок, являются многофункциональным устройством и кроме вышеназванной функции выполняют следующие виды операций:

• Разрушение скальной породы и грунта.
• Опускание и подъема грунта разрушающей насадки (бура).
• Подведение к месту бурения (к точке соприкосновения буровой насадки и грунта) специальных буровых промывочных составов или сжатого воздуха (в зависимости от типа бурения).
• Передача вращательного момента, поступающего на трубу от забойного двигателя через ротор, непосредственно к буровой насадке.
• Создание, укрепление и поддержание осевой по горизонтали нагрузки, для обеспечения правильной работы бурильного оборудования.
• Откачка (забор) из скважины воды (нефти, газа).

Также для усиления внутренних стенок скважины, с целью предотвращения завалов, используются — буровые обсадные трубы.

Техническое устройство буровой трубы

Конструкция бурильной трубы состоит из трех основных деталей:

• тела трубы,
• концевого замкового ниппеля,
• концевой замковой муфты.

Названные замковые детали присоединяются посредством сварки или резьбы на противоположных ее концах. И служат для последовательного соединения отдельных труб в единую систему, в так называемую буровую свечу.

Надежность трубного соединения обеспечивает, внутренняя резьба на ниппеле и внешняя на замковой муфте. Применяются буровые и обсадные трубы не только для промышленной добычи нефти и газа на крупных месторождениях, но и в геологоразведке, народном хозяйстве (бурение и подъем воды из артезианских скважин). Для обустройства автономного водного обеспечения дачных (загородных) участков через, опять же бурение скважин.

Отвлеченная от основной темы информация. С наступающего нового года, бурение скважин на личных земельных участках граждан, ранее бывшее бесплатным. Облагается налогом и является преследуемым по принятому закону, преступлением. Все, как уже существующие, так и новые скважины, подлежат обязательному государственному лицензированию.

Виды ямобуров

Бурильное оборудование для колёсных тракторов делится на две большие группы:

1. Собственно ямобуры, предназначенные для бурения скважин глубиной до 3 м «сухим» способом (без очистки). При этом может использоваться обычный, наращиваемый или телескопический бур.
2. Бурильно-крановые установки применяются для устройства скважин глубиной до 20 метров.
3. Оснащаются подъёмным механизмом, что позволяет работать с большим объемом извлекаемого грунта.

По типу рабочего снаряда бурильные механизмы разделаются на:

1. Ударно-канатные. В основе конструкции – желонка. Изготавливают её из круглой в сечении полой стальной трубы диаметров 80—120 мм и длиной 50—100 см. С одного торца приваривается металлическая ручка, с другого устанавливается металлический или резиновый клапан. Желонка закрепляется на раме с лебедкой и опускается в скважину под действием силы тяжести. При достижении дна язычок клапана открывается, желонка захватывает часть грунта, после чего ее поднимают наверх. Язычок клапана при этом закрывается, удерживая грунт внутри.
2. Шнековые. К этому типу относится большинство ямобуров. Представляют собой стальные трубы с винтовой лентой диаметром 100—200 мм и длиной от 2 м. При вращении шнека грунт по резьбе поднимается наружу. По мере заглубления бур наращивают, добавляя металлические штанги.
3. Роторные. Обеспечивают бурение с одновременным вымыванием грунта. Бур оснащается специальными твердосплавными коронками. Для подачи воды используют мотопомпы.
4. По типу обрабатываемой почвы различают буры для мягкого грунта, твёрдого и скальных пород.

Последние два относятся к профессиональному оборудованию. Однако владельцы личных тракторов чаще имеют дело с мягкими грунтами: черноземами, песочными или глинистыми. В таких условиях можно обойтись самодельным или недорогим готовым буром.

Популярные модели

Самой популярной моделью бурильной машины на постсоветском пространстве стала БМ-205Д. Именно её устанавливают на базе тракторов МТЗ-80 (82) в большинстве случаев. Существует три модификации:

1. БМ-205Д -01 (с загрузочным устройством);
2. БМ-205Д-01 (с отвалом для уборки снега и грунта);
3. БМ-205В (с отвал для уборки снега).

Для менее масштабных работ широко используется НБУ-1300. Это компактный бур, подсоединяемый к ВОМ трактора как обычное навесное оборудование. Также хорошо себя зарекомендовали модели таких производителей как МТЗ, AgroMax, Wirax, AgroTehKomplekt.

Если бюджет ограничен, а у владельца трактора есть богатый опыт работы с металлом и лишний материал, стоит поинтересоваться, как сделать ямобур на трактор своими руками. Очень часто бывает, что в гараже или мастерской лежит ненужный шнековый бур. Если нет, его можно сделать самому из тонкой трубы и лопастей, вырезанных из стального листа.

Самый простой вариант для полуручного бурения – присоединить к шнеку гидромотор, который соединить шлангами с гидравлической системой трактора. Шнек оснащается двумя длинными ручкам, за которые держатся рабочие. Конструкция очень простая, однако работает только при бурении на глубину до 20–30 см и желательно на легких грунтах.

Для более серьезных работ потребуется собрать конструкцию из шнекового бура, труб и автомобильного редуктора от заднего моста (подойдёт от Москвича, УАЗа, Лады). В этом случае бурение осуществляется без помощников, за счёт одной только мощности мотора. Если сделать такой ямобур своими руками на трактор, средняя скорость бурения составит около 2 м за 5-10 минут.

Важно полностью удалять остатки грунта со шнека. Также рекомендуется убрать крестовину между буром и редуктором для более жесткой и надежной фиксации

Перед началом работ следует внимательно изучить технические характеристики трактора, чтобы не перегрузить его кузов и ходовую часть. Также полезно ознакомиться с видеороликами и примерами чертежей, которые легко найти в сети.

Классификация бурильных (обсадных) труб для буровой установки

Являясь одним из основных составных элементов буровой установки, представляющей собой сложный технический и технологический комплекс, буровые трубы (в дальнейшем БТ) классифицируются по следующим группам:

Обычные БТ, изготовленные из стали по государственным стандартам (ГОСТ) или алюминиевых сплавов. Данный тип труб имеет круглое сечение с толщиной стенок от 7.5 (минимальное значение) до 11 миллиметров. Соединение отдельных фрагментов труб в свечу, производиться через бурильный замок с крупной резьбовой нарезкой по конусу. Для увеличения надежности и прочности соединений, концы БТ имеют утолщения.

Ведущие буровые трубы. Верхняя часть буровой колонны. Передающая вращательный момент от двигателя через специальную систему деталей и механизмов, всю буровую штангу и не посредственно к бурильной насадке. При многогранном сечении трубы толщина ее стенок изменяется от 23.5 мм до 89.5 миллиметров. Окончания ведущей БТ утолщены комбинированными, либо внутренними (наружными) — высадками.

Бурильные трубы утяжеленные. Нижняя часть бурильной колонны круглого или квадратного профильного сечения. С толщиной стенок от 16 до более 50 мм. Увеличивает жесткость сдавленных частей буровой колоны и передает необходимую для разрушения встречной породы нагрузку на бур.

Нефть, Газ и Энергетика

Бурильные трубы составляют основную часть бурильной колонны.

Они обеспечивают протяженность бурильной колонны как непрерывной системы для регулирования нагрузки на долото, подвода к нему мощности и подачи циркуляционного агента к забою.

В глубоком бурении применяют стальные и легкосплавные бурильные трубы.

В нашей стране используют стальные бурильные трубы двух сортаментов: нефтяного сортамента по ГОСТ 631–75 для бурения глубоких скважин на нефть и газ и геологоразведочного сортамента по ГОСТ 7909–56 для колонкового бурения.

По ГОСТ 631–75 изготовляют горячекатаные бесшовные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89, 102, 114, 127 и 140 мм. Толщина стенок труб от 7 до 11 мм, причем диапазон варьирования толщины стенок зависит от номинального диаметра труб. Внутренний диаметр труб одного номинального размера изменяется в зависимости от толщины стенки.

Длина труб номинального диаметра от 60 до, 102 мм составляет 6; 8 и 11,5 м, трубы диаметром 114 мм и выше имеют длину 11,5 м, но в партии труб допускается до 25% труб длиной 8 м и до 8% – длиной 6 м.

Материалом для изготовления труб служит сталь групп прочности Д, К, Е, Л, М, Р, Т. Ниже приведены механические свойства сталей.

ГОСТ не нормирует состав сталей, но в то же время лимитирует содержание вредных примесей, в частности серы и фосфора (до 0,045%).

Бурильные колонны соединяют в колонну муфтами или замками на резьбе.

Резьбу нарезают на обоих концах каждой трубы, в местах нарезки концы труб упрочняют высадкой. Высадка концов может быть наружной, и внутренней. В зависимости от высадки и типа резьбы бурильные трубы подразделяются на четыре типа (табл. 3.1).
На концах бурильных труб нарезают трубную конусную резьбу треугольного или трапецеидального профиля. Треугольная резьба имеет шаг 3,175 мм. Угол при вершине профиля резьбы 60°. Полная конусность резьбы 2tgj = 1:16, где j = 1° 47′ 24″. Треугольная резьба отличается рядом существенных недостатков: в резьбовом соединении создаются опасные концентрации напряжений; по свинченному резьбовому соединению в трубе возникают высокие давления сжатия: резьбовое соединение имеет недостаточную герметичность (из-за непрерывного канала по вершинам витков резьбы).

Рис. 3.2. Конструкции высаженного конца бурильной трубы

Таблица 3.1

Типы бурильных труб и соединительных замков

Трубная трапецеидальная резьба ТТ в значительной степени устраняет отмеченные выше недостатки. Ее шаг равен 5,08 мм, полная конусность 2tgj = 1:32, где jт = 0°53’42». Резьба ТТ отличается двумя важными усовершенствованиями: она представляет собой упорную резьбу, т.е. в соединенном состоянии торец трубы упирается в тело детали замка: кроме того, сочленение конца трубы с деталью замка происходит с натягом по конусной поверхности стабилизирующего пояска. Эти усовершенствования способствуют повышению прочности и герметичности резьбового соединения.

Соединительные замки к бурильным трубам выпускаются в соответствии с ГОСТ 5286–75. Замок состоит из двух частей: ниппеля, и муфты.

Каждая деталь замка имеет с одной стороны трубную резьбу для соединения с бурильной трубой (причем на верхнем конце трубы должна быть муфта, на нижнем – ниппель), а с другой стороны – замковую крупную треугольную резьбу с шагом 5,08 или 6,35мм и с конусностью 1:4 или 1:6. Замковая резьба обозначается буквой «З», следующее за ней число показывает диаметр большого основания конуса резьбы в миллиметрах (например, резьба З-133 у замка ЗУ-155).

С трубами ТБВ и ТБН применяют соединительные замки типов ЗН, ЗШ и ЗУ. Они различаются между собой диаметром внутреннего проходного канала, наружным диаметром и размерами резьбы. У замка ЗН (нормальный) диаметр проходного канала значительно меньше внутреннего диаметра высаженной части бурильной трубы, у замка ЗШ (широкий) размеры диаметров канала и высаженной части трубы сближаются. Замки ЗН и ЗШ используют преимущественно на трубах с высаженными внутрь концами, замки ЗУ – на трубах с высадкой наружу.

Для соединения бурильных труб ТБВК и ТБНК применяют замки ЗШК (с широким проходным каналом) и ЗУК (с увеличенным проходным каналом). Их замковая резьба имеет шаг 6,35 мм и конусность 2tgj = 1:6.

На бурильные трубы замки навинчивают в разогретом состоянии от руки. Замки нагревают в индукционных (иногда в муфельных) печах. Температура разогрева замков ЗН, ЗШ и ЗУ равна 380- 430 °С, замков ЗШК и ЗУК — 400- 450 °С. При охлаждении навинченного замка резьба трубы обжимается и создается плотное соединение.

Большое распространение получили бурильные трубы с приваренными соединительными концами.

Трубы этого типа выпускаются в соответствии с ТУ 14-3-577–77 под шифром ТБПВ. где «П» обозначает приваренный соединительный конец, «В» указывает, что трубы имеют высадку. У этих труб элементы замка соединяются с трубой стыковой сваркой после предварительного нагрева. Прочность стыкового шва после нормализации не уступает прочности трубы.

Трубы ТБПВ изготовляют с номинальным наружным диаметром 73, 89, 114, 127 и 146 мм: освоено изготовление труб ТБПВ из сталей групп прочности Д, К, Е.

Преимущества труб ТБПВ состоят в том, что при их использовании сокращается количество резьбовых соединений в бурильной колонне, повышаются усталостная прочность и герметичность соединения. Отмечается также некоторое снижение стоимости изготовления этих труб по сравнению с ТБВК и ТБНК.

Разработана и под шифром ТБПК выпущена партия труб, у которых элементы замка приварены к концу трубы, имеющему комбинированную высадку наружу и внутрь.

Большое значение в последние годы имеют работы по освоению технологии производства специальных труб, пригодных для бурения в условиях агрессивных сред по содержанию H2S и СО2. По ТУ 14-3-986–81 изготовляют трубы ТБВК 127´9 из стали 28Х2МФБД, стойкой к агрессивной среде.

Для облегчения бурильной колонны в нашей стране производят легкосплавные бурильные трубы. Под названием ЛБТ изготовляют трубы из сплава Д16, состоящего из алюминия, меди и магния. Плотность сплава Ä16 составляет 2780 кг/м3, предел текучести – 330 МПа при температуре 20 °С. С повышением температуры более 150 °С показатели механической прочности заметно снижаются. Трубы ЛБТ выпускают диаметрами 114, 129 и 147 мм. Между собой трубы соединяются облегченными стальными замками.

Для повышения механических свойств ЛБТ разрабатываются и осваиваются новые виды легких сплавов, например сплав 01953Т1 с пределом текучести 490 МПа.

Вес обсадных и буровых труб

Вес труб для буровой установки зависит от нескольких определяющих ее типоразмер параметров и дополнительных элементов в виде высадок. А именно:

• группы у которой относиться труба данного вида (обычная, утяжеленная, ведущая),
• материала ее изготовления,
• наружного диаметра буровых труб,
• толщины стенок,

• типа замка,
• типа высадки.

Более подробную информацию о весе буровых труб каждого вида, а также марках стали и алюминиевых сплавов из которых они изготавливаются можно найти в специальных справочниках ГОСТа.

Виды буровых установок компании Bauer

Основные и наиболее востребованные модели буровых установок Bauer — установки для бурения серии BG и MBG.

Установки бурения серии BG обладают множеством технологий для бурения скважин. Они могут пробурить скважину глубиной до 100 метров, диаметром — до 3 метров.

Преимущества этой серии:

Виды буровых установок

• большой крутящий момент обеспечивается мощным дизельным двигателем, очень экономно расходующим топливо;
• с применением дополнительного механизма на лебедке увеличивается тяга устройства;
• большая длина мачтового устройства;
• большой промежуток между осями для бурения.

Буровые установки серии М производят в России в городе Кургане под контролем представителей основного предприятия. Здесь выпускают модели MBG-12 и MBG-24.

Эти модели буровых устройств имеют следующие особенности:

• оснащены раскладной мачтой с телескопическим механизмом;
• производят монтаж обсадного стола с помощью усовершенствованного устройства.

Буровая установка Bauer BG 25

Лидерами среди каждой линейки установок бурения являются BG-28 и МBG-24.

Другие типы бурильных труб

Помимо вышеперечисленных, встречаются и другие типы труб для бурения. Например, существует вид, в котором замки навинчиваются на деталь. Концы таких изделий могут выходить наружу или внутрь. Их длина колеблется от 6 до 11.5 м. Они всегда помечаются маркировкой «ТБВК», если высадка проходит внутрь, и «ТБНК» — при наружной.

Ещё одна разновидность труб, о которой стоит упомянуть — это детали с приваренными концами. Их используют при прохождении через сложные типы породы.

Разработка бурильных приспособлений не стоит на месте и в будущем наверняка будут придуманы новые типы труб, функциональные характеристики которых будут гораздо выше, чем у нынешних. На сегодняшний же день существующие типы бурильных труб имеют все необходимые свойства для эффективной работы в добывающей сфере.