Назначение и устройство штанги буровой установки

В конструкциях машин для обычного и горизонтально-направленного бурения (ГНБ) скважин, основное рабочее звено – буровая штанга. Ее главная функциональная задача – передать вращательно-ударное усилие от привода бурильной установки, к инструменту разрушающему, пробуривающему породу.

Функциональные возможности штанги при бурении

Во время проходки скважины, в процессе выработки породы, штанги ГНБ, вертикального бурения несут ответственную, max механическую нагрузку, преодолевают сопротивление грунта, при этом, выполняют функции:

• подачи бурового раствора (бентонитовой суспензии) в место непосредственного бурения;
• транспортировку выработанного грунта;
• соединительного узла, при добавлении новых буровых труб, по мере увеличения длины/глубины скважины;
• корректировки траектории бурения.

Основные детали конструкции, виды штанг

Базовые конструкционные детали:
– тело или ведущая труба с полым каналом для доставки бурового раствора;
– замки-оголовки (накручивающиеся либо цельнокованые с трубой);
– соединительные узлы или коннекторы с наружной и внутренней резьбой. Предназначены для облегчения соединения замков бурильных труб разных типоразмеров;
– стабилизаторы. Защищают от колебаний, перегрузок буровые стержни при их продвижении, предотвращают повреждение, осыпание стенок скважины;
– амортизатор крутящего момента. Снижает ударные, скручивающие нагрузки.
В зависимости от технологии своего изготовления ведущие бурильные трубы могут быть:

1. Цельнокованые, FOP. Замковые части (оголовки) и труба изготавливаются как одно целое, резьба на ее концах нарезается после ковки. Имеют большой коэффициент прочности, жесткости, износоустойчивости, наибольший рабочий ресурс при горизонтальном бурении. К недостаткам относят – невысокую устойчивость профиля резьбы к истиранию/повреждению.
2. Сварные методом трения, SFV. 2-а замковых оголовка с нарезной резьбой, ведущая труба производятся отдельно, а затем соединяются друг с другом высокоскоростной сваркой трением. Такой технологией изготавливаются штанговые звенья для ГНБ, вертикального бурения.
3. Точечно сварные, с предварительной ковкой каждого оголовка, FFW. Такие конструкции отличаются высокими показателями гибкости, способны выдерживать большие буровые нагрузки при глубоком вертикальном либо ГН бурениях.

Главные рабочие характеристики

Выбирая необходимую модификацию, типоразмер пробуривающего инструмента, ориентируются на такие его характеристики:

• применяемая для изготовления марка стали;
• допустимый, предельный радиус изгиба. У закладываемой в скважину трубы и у бурильной штанги эти показатели могут разниться, поэтому при прокладке учитывают min значение радиуса;
• толщина стенки – основной показатель характеризующий прочность ведущей трубы;
• размерные параметры – диаметр, длина. Зависят от типа буровой машины (малая/средняя/крупногабаритная), необходимого тягового усилия;
• max крутящий момент. У бурильной установки и проходческого инструмента они должны соответствовать друг другу.

От грамотного подбора нужных рабочих параметров буровой штанги, зависит качество бурения, ее безремонтный срок эксплуатации.

Условия бесперебойной работы

Надежная работа бурильной штанги, увеличение сроков ее службы, зависят от правильной организации ее обслуживания перед, а также в процессе бурения. Основные манипуляции перед эксплуатацией:

1. Защита резьбовых замковых соединений, уплотнительных торцов буровой колонны с помощью смазки. Она выполняет функцию уплотнителя, предотвращает возможные протечки бурильной жидкости. Способна предохранять резьбу от износа, коррозии, прикипания, заклинивания/закусывания. Не допускает попадания в бурильное оборудование агрессивных сред, абразивных частиц, загрязнений, способных привести к быстрому его износу. Основной тип используемой смазки для штанг – всепогодная медно-графитовая, с высокими динамическими свойствами. Она подходит для суровых условий эксплуатации (от+50 до -50°C).
2. Обкатка штанг. Предварительное, неоднократное скручивание и последующее рассоединение входящих и принимающих концов штанг – предотвратит залипание резьбы, образование плотного, плохо разъемного соединения. Max давление при закручивании не должно быть >15 МРа.
3. Чистка внутренней полости трубы для качественной подачи бурового раствора.

Во время бурильных работ:

1. Не устанавливают одномоментно старые и новые образцы бурильных штанг, оборудование разных производителей.
2. Во время спуска следят за тем, чтобы в канал подающий буровую жидкость в скважину, не попали твердые, острые предметы, была обеспечена его хорошая пропускная способность.
3. Угловой наклон входа штанги в грунт должен быть не резким.
4. Перед окончательным закручиванием деталей трубы, замковых оголовков, нужно убедиться в соосности их расположения, четкости состыковки.
5. Периодически рекомендуется менять местами штанги в бурильной колонне.
6. Траектории бурения корректируется с max возможной плавностью.