Элементы бурильной колонны

Бурильной колонной называется непрерывная многозвенная система инструментов и оборудования, расположенная ниже вертлюга (ведущая труба, бурильные трубы с замками, забойный двигатель и долото, а также вспомогательные элементы).

Ведущая труба предназначена для передачи вращательного момента от ротора к бурильной колонне в случае роторного бурения и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору в случае бурения с забойным двигателем. Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим — к обычной бурильной трубе круглого сечения.

Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового и т. п. При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89, 102, 114, 127 и 140 мм; толщиной стенок труб от 7 до 11 мм и длиной 6, 8 и 11,5 м. Также для создания нагрузки на долото и повышения устойчивости нижней части бурильной колонны используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ).

Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля с наружной конусной резьбой и замковой муфты с внутренней конусной резьбой.

В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом.

Турбобур — это многоступенчатая турбина, количество ступеней в которой составляет до 350. Хоть и каждая ступень создает относительно небольшой момент, суммарная их мощность позволяет бурить даже самые твердые породы. При бурении турбобуром промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по бурильной колонне, выполняет сразу несколько функций: она является рабочей жидкостью, приводящей вал турбобура в движение, она охлаждает долото и она же выносит с забоя породу.

При бурении с помощью электробура питание электродвигателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб. В этом случае вместе с долотом вращается лишь вал электродвигателя, а его корпус и бурильная колонна остаются неподвижными.

Основными элементами винтового двигателя являются статор и ротор. Статор, внутренняя поверхность которого имеет вид многозаходной винтовой поверхности, изготовлен нанесением специальной резины на внутреннюю поверхность стального корпуса; ротор же изготавливают из стали в виде многозаходного винта, количество винтовых линий которого на одну меньше, чем у статора. Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом. Благодаря этому, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей — шлюзов — между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, а самое главное — именно в них давление жидкости создает вращающий момент, передаваемый долоту.

К вспомогательным элементам бурильной колонны относят переводники различного назначения, протекторы, центраторы, стабилизаторы, калибраторы, наддолотные амортизаторы, основными функциями которых являются соединение элементов бурильной колонны и предохранение их от износа и деформаций.