RU113778U1

RU113778U1 - WELDED LOCKS DRILL PIPE

Info

Publication number: RU113778U1
Application number: RU2011138878/03U
Authority: RU
Inventors: Талгат Назметдинович Бикчурин; Андрей Ярославович Вакула; Михаил Степанович Гвоздь; Рустам Хамитович Ибатуллин; Юрий Николаевич Антипов; Инна Аипхановна Шумакова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Бурение" (ООО "Бурение"); Талгат Назметдинович Бикчурин; Андрей Ярославович Вакула; Михаил Степанович Гвоздь; Рустам Хамитович Ибатуллин; Юрий Николаевич Антипов; Инна Аипхановна Шумакова
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-02-27

Abstract

Бурильная труба, включающая тело трубы с высаженными концами, заплечик, выполненный коническим или прямоугольным, а также ниппеля и муфты замков, отличающаяся тем, что она по всей длине выполнена равнопроходной с диаметром, равным внутреннему диаметру тела трубы, включая замки и места приварки их к трубе, при этом для увеличения площади контактной сварки высаженные наружу концы трубы выполнены увеличенными по диаметру, не превышающими диаметра замков, причем муфта замка приварена к высаженному концу с заплечиком. A drill pipe, including a pipe body with upset ends, a shoulder made of tapered or rectangular, as well as a nipple and coupling of locks, characterized in that it is made equal along its entire length with a diameter equal to the inner diameter of the pipe body, including locks and their welded joints to pipe, while to increase the area of contact welding, the upset ends of the pipe are made increased in diameter, not exceeding the diameter of the locks, and the lock sleeve is welded to the upset end with a shoulder.

Description

Предложение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к бурильным трубам с приваренными замками.The proposal relates to the field of oil and gas industry, in particular to the field of drilling oil and gas wells, in particular to drill pipes with welded joints.

Известна бурильная труба с приваренными замками (см. описание к патенту на полезную модель RU №53404, МПК (7) Е21В 17/00, опубл, 10.05.2006 г. под названием «Сбалансированная бурильная труба размером 50 мм с приваренными замками»), содержащая тело трубы с во внутрь высаженными концами, приваренные к ним ниппеля и муфты замков, при этом места их приварки и прилегающие к ним высаженные части по концам трубы имеют различный внутренний диаметр. На муфте замка выполнена прямоугольная или коническая посадочная поверхность - заплечик под элеватор. В ниппеле на выходе бурового раствора выполнен диффузор для снижения гидравлических потерь.Known drill pipe with welded locks (see the description of the patent for utility model RU No. 53404, IPC (7) Е21В 17/00, published on 05/10/2006 under the name "Balanced drill pipe 50 mm in size with welded locks"), containing the body of the pipe with inwardly upset ends, nipples and clutches of locks welded to them, while the places of their welding and the adjacent upset parts at the ends of the pipe have a different inner diameter. A rectangular or conical landing surface is made on the lock clutch - a shoulder under the elevator. A diffuser is made in the nipple at the outlet of the drilling fluid to reduce hydraulic losses.

Известны также бурильные трубы с приваренными замками (см. ГОСТ Р 50278-92, Трубы бурильные с приваренными замками, технические условия), выпускаемые отечественной промышленностью различной конструкции с тремя типами высаженных концов - с внутренней высадкой, с комбинированной высадкой и с наружной высадкой (см. ГОСТ Р50278-92 «Трубы бурильные с приваренными замками», технические условия).Drill pipes with welded locks are also known (see GOST R 50278-92, Drill pipes with welded joints, specifications) produced by the domestic industry of various designs with three types of upset ends - with internal upset, with combined upset and with external upset (see GOST R50278-92 “Drill pipes with welded joints”, technical conditions).

В качестве прототипа к заявляемой полезной модели можно отнести бурильную трубу с приваренными к ним замками (см. тот же источник информации, ГОСТ Р50278-92, стр.2, черт.1), включающая тело трубы с высаженными концами, заплечик, выполненный коническим или прямоугольным, а также ниппеля и муфты замков.As a prototype of the claimed utility model include a drill pipe with welded locks (see the same source of information, GOST R50278-92, page 2, Figure 1), including the body of the pipe with upset ends, a shoulder made of a conical or rectangular, as well as nipples and clutch locks.

Указанная бурильная труба по технической сущности более близка к предлагаемой полезной модели и может быть принята в качестве прототипа.The specified drill pipe in technical essence is closer to the proposed utility model and can be adopted as a prototype.

Общим недостатком как аналога, так и принятого в качестве прототипа бурильной трубы является то, что они имеют локальные сужения проходного сечения, например, в сварных соединениях замков, препятствующие созданию эффективной нагрузки на долото весом растянутой гидравлической силой от перепада давления на нижней части колонны бурильных труб.A common disadvantage of both the analogue and the drill pipe adopted as a prototype is that they have local narrowing of the bore, for example, in welded joints of locks, which prevent the creation of an effective load on the bit by the weight of the extended hydraulic force from the pressure drop on the bottom of the drill pipe string .

Все они разработаны без учета эффекта «БИТ» по научному открытию №366 (см. диплом на научное открытие №366, сборник кратких описаний научных открытий, научных идей и научных гипотез - 2008 г. Российской академии естественных наук, Москва, Санкт-Петербург, 2009 г., стр.68) и, следовательно, не обеспечивают увеличения механической скорости бурения, отсюда большие энергозатраты и увеличение стоимости строительства скважин. При этом выполнение заплечика на замке также отрицательно сказывается на прочности сварного соединения, которое несет повышенную динамическую нагрузку при посадке на ротор.All of them were developed without taking into account the “BIT” effect for scientific discovery No. 366 (see diploma for scientific discovery No. 366, a collection of brief descriptions of scientific discoveries, scientific ideas and scientific hypotheses - 2008 of the Russian Academy of Natural Sciences, Moscow, St. Petersburg, 2009, p. 68) and, therefore, do not provide an increase in the mechanical drilling speed, hence the large energy consumption and the increase in the cost of well construction. At the same time, the execution of the shoulder on the lock also negatively affects the strength of the welded joint, which carries an increased dynamic load when landing on the rotor.

В качестве информации отмечаем, что суть эффекта заключается в следующем. Перепад давления в долоте и в гидравлическом забойном двигателе при бурении создает растягивающую бурильную колонну гидравлическую силу, которая при бурении реализуется как нагрузка на долото при разгружении на забой веса растянутой колонны бурильных труб без их зависания, причем зависание начинается после начала разгружения веса нерастянутой части колонны бурильных труб, в результате чего при одном и том же значении осевой нагрузки на долото по наземному индикатору веса, различные перепады давления на нижнем конце колонны бурильных труб приводят к созданию различных забойных нагрузок, не фиксируемых наземным индикатором веса, что в свою очередь изменяет интенсивность разрушения горной породы в забое скважины долотом, при этом увеличение гидравлической растягивающей силы от перепада давления на нижнем конце бурильной колонны приводит к увеличению, а снижение - к уменьшению механической скорости бурения. Причем растягивающая гидравлическая сила Fg определяется выражением: Fg=Pg·S, гдеAs information, we note that the essence of the effect is as follows. The pressure drop in the bit and in the hydraulic downhole motor during drilling creates a tensile drill string hydraulic force, which is realized during drilling as a load on the bit when the weight of the extended string of drill pipe is unloaded to the bottom without freezing, and freezing starts after the unloading of the weight of the unstretched part of the drill string pipes, resulting in the same value of the axial load on the bit on the ground weight indicator, different pressure drops at the lower end of the drill string pipes lead to the creation of various downhole loads that are not fixed by the ground weight indicator, which in turn changes the rate of rock destruction in the bottom of the well with a chisel, while an increase in hydraulic tensile force from the pressure drop at the lower end of the drill string leads to an increase, and a decrease to reducing the mechanical drilling speed. Moreover, the tensile hydraulic force Fg is determined by the expression: Fg = Pg · S, where

Pg - перепад давления на нижнем конце колонны бурильных труб, кг/см² Pg - pressure drop at the lower end of the drill pipe string, kg / cm ²

S - площадь сечения проходного отверстия бурильных труб и определяется наименьшим внутренним диаметром, например, внутренним диаметром сварного соединения бурильной трубы с замком, см².S is the cross-sectional area of the bore of the drill pipe and is determined by the smallest inner diameter, for example, the inner diameter of the welded joint of the drill pipe with the lock, cm ² .

Наибольшее значение растягивающей гидравлической силы образуется, когда диаметр проходного отверстия будет равен внутреннему диаметру тела бурильной трубы.The greatest value of tensile hydraulic force is formed when the diameter of the bore is equal to the inner diameter of the body of the drill pipe.

Это было показано результатом бурения с применением бурильных труб ТБПВ - 127 X 107 и ТБПК - 127 X 82,6. Переход на бурение с ТБПК - 127 X 82,6, вместо ТБПВ - 127 X 107 привело к уменьшению механической скорости бурения с 36 м/час до 18 м/час, в результате уменьшения гидравлической силы F с 9 до 5 тонны. Это привело и к увеличению времени на проходку механического бурения. Так, на 100000 м время проходки механического бурения составляет 7777 час вместо 5555 час.This was shown by drilling with the use of drill pipes TBPV - 127 X 107 and TBPK - 127 X 82.6. The transition to drilling with TBPK - 127 X 82.6, instead of TBPV - 127 X 107 led to a decrease in the mechanical drilling speed from 36 m / h to 18 m / h, resulting in a decrease in hydraulic force F from 9 to 5 tons. This also led to an increase in the time for driving mechanical drilling. So, per 100,000 m, the time for driving mechanical drilling is 7777 hours instead of 5555 hours.

В настоящее время бурильные трубы с приваренными замками выпускаются по ГОСТ Р50278-92 с диаметром: 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и трех типов: ПВ, ПК и ПНAt present, drill pipes with welded joints are produced in accordance with GOST R50278-92 with a diameter of 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 and three types: PV, PC and PN

ПВ - трубы внутренней высадкой.PV - pipes internal upset.

ПК - трубы комбинированной высадкой.PC - pipes combined planting.

ПН - трубы наружной высадкой.PN - pipes for external upsetting.

Однако рекомендации по области применения этих труб не имеются. Во всех этих трубах внутренние диаметры в сварных соединениях значительно меньше диаметра тела трубы. Например, при внутреннем диаметре 108,6 мм трубы ТБПК - 127 X 9,2 внутренние диаметры в сварном соединении равны: 88,9, 82,6, 69,9, 76,2 мм (см. таб. 2 упомянутого ГОСТа). Все это уменьшает гидравлическую силу с 9,3 тс до 3,8 тс, что приводит к резкому снижению механической скорости бурения.However, recommendations for the application of these pipes are not available. In all these pipes, the internal diameters in the welded joints are much smaller than the diameter of the pipe body. For example, with an internal diameter of 108.6 mm of the TBPK pipe - 127 X 9.2, the internal diameters in the welded joint are equal to 88.9, 82.6, 69.9, 76.2 mm (see tab. 2 of the mentioned GOST). All this reduces the hydraulic force from 9.3 tf to 3.8 tf, which leads to a sharp decrease in the mechanical drilling speed.

Технической задачей настоящей полезной модели является создание конструкции бурильной трубы, обеспечивающей наиболее полное использование эффекта «БИТ» по научному открытию №366 и тем самым обеспечение увеличения механической скорости бурения и как следствие снижение стоимости строительства скважин, в том числе и энергозатрат.The technical task of this utility model is to create a drill pipe design that provides the most complete use of the “BIT” effect for scientific discovery No. 366 and thereby ensures an increase in the mechanical drilling speed and, as a result, a decrease in the cost of well construction, including energy costs.

Поставленная техническая задача решается описываемой бурильной трубой, включающей тело трубы с высаженными концами, заплечик, выполненный коническим или прямоугольным, а также ниппеля и муфты замков.The stated technical problem is solved by the described drill pipe, including the pipe body with upset ends, a shoulder made of conical or rectangular, as well as nipples and clutch locks.

Новым является то, что она по всей длине выполнена равнопроходной с диаметром равным внутреннему диаметру тела трубы, включая замки и места приварки их к трубе, при этом для увеличения площади контактной сварки высаженные наружу концы трубы выполнены увеличенными по диаметру, не превышающими диаметра замков, причем муфта замка приварена к высаженному концу бурильной трубы с заплечиком.What is new is that it is made along the entire length with an equal bore with a diameter equal to the inner diameter of the pipe body, including locks and their places of welding to the pipe, while to increase the area of contact welding, the ends of the pipe upside down are made larger in diameter, not exceeding the diameter of the locks, and the coupling of the lock is welded to the upset end of the drill pipe with a shoulder.

Представленный рисунок поясняет суть полезной модели, где изображено тело трубы наружу высаженными концами, к которым приварены муфта и ниппель замка, а также проходной канал трубы, выполненный равнопроходным по всей ее длине.The presented figure explains the essence of the utility model, which shows the pipe body outwardly with its upset ends, to which the coupling and nipple of the lock are welded, as well as the pipe passage channel, made equal through its entire length.

Бурильная труба включает тело трубы 1 высаженными наружу концами 2 и 3 с интервалом 4 под элеватор (элеватор на рисунке не изображен), заплечик 5 конической или прямоугольной формы, выполненный на одном из высаженных концов, а также ниппеля 6 и муфты 7 замка. Бурильная труба по всей длине выполнена равнопроходной с диаметром равным внутреннему диаметру тела трубы, включая замки и места приварки их к трубе. Муфта 7 приварена к высаженному наружу концу бурильной трубы с заплечиком 5, являющимся опорной (посадочной) поверхностью под элеватор.The drill pipe includes the pipe body 1 with the ends 2 and 3 upside down with an interval of 4 for the elevator (the elevator is not shown in the figure), a shoulder 5 of conical or rectangular shape, made at one of the upset ends, as well as a nipple 6 and a lock clutch 7. The drill pipe along the entire length is made equal to diameter with a diameter equal to the inner diameter of the pipe body, including locks and places for welding them to the pipe. The coupling 7 is welded to the upset end of the drill pipe with a shoulder 5, which is the supporting (landing) surface under the elevator.

Для увеличения площади контактной сварки высаженные концы трубы выполнены увеличенными по диаметру, не превышающими диаметра замка, что обеспечивает повышенную прочность и надежность сварных соединений. Увеличение диаметра высаженных концов трубы продиктовано тем, что устранение сужения проходного канала высаженных концов приводит к существенному уменьшению толщины стенки свариваемых концов трубы, следовательно, и уменьшению площади контактной сварки.To increase the area of contact welding, the upset pipe ends are made larger in diameter, not exceeding the diameter of the lock, which provides increased strength and reliability of welded joints. The increase in the diameter of the upset ends of the pipe is dictated by the fact that the elimination of the narrowing of the passage channel of the upset ends leads to a significant decrease in the wall thickness of the welded ends of the pipe, and therefore, a decrease in the area of contact welding.

Описанная конструкция бурильной трубы высаженными наружу концами и приваренными к ним замками справедлива для всех типов бурильных труб, применяемых в бурении нефтяных и газовых скважин.The described construction of the drill pipe with its upset ends and welded to it locks is valid for all types of drill pipes used in drilling oil and gas wells.

Работа бурильной трубы заключается в следующем.The work of the drill pipe is as follows.

Углубление забоя скважины с использованием заявляемой равнопроходной бурильной трубы с максимальным внутренним диаметром осуществляют с компоновкой низа бурильной колонны, включающей долото, привод долота (турбобур, винтовой забойный двигатель, редукторный турбобур, ротор и др.), утяжеленных бурильных труб (УБТ) с внутренним диаметром не меньше внутреннего диаметра бурильных труб и равнопроходными бурильными трубами высаженными наружу концами в соответствии с вышеописанной конструкцией с промывкой буровым раствором. В процессе бурения скважины образуется растягивающая гидравлическая сила (эффект «БИТ»). Наибольшее ее значение достигается тогда, когда диаметр проходного отверстия будет равен внутреннему диаметру тела бурильной трубы. Таким образом, использование бурильной трубы данной конструкции позволяет максимально увеличить гидравлическое усилие от перепада давления на нижнем конце бурильной колонны: в долоте в роторном способе бурения, в долоте и в гидравлическом забойном двигателе при бурении в режиме его работы, что обеспечивает резкое увеличение механической скорости бурения.Deepening the bottom of the well using the inventive equal-bore drill pipe with a maximum inner diameter is carried out with the layout of the bottom of the drill string, including a bit, a bit drive (turbo-drill, downhole motor, gear turbo-drill, rotor, etc.), weighted drill pipes (UBT) with an inner diameter not less than the inner diameter of the drill pipe and equally bored drill pipes upset ends in accordance with the above design with drilling mud flushing. In the process of drilling the well, a tensile hydraulic force is generated (“BIT” effect). Its greatest value is achieved when the diameter of the bore is equal to the inner diameter of the body of the drill pipe. Thus, the use of a drill pipe of this design allows you to maximize the hydraulic force from the pressure drop at the lower end of the drill string: in the bit in the rotary method of drilling, in the bit and in the hydraulic downhole motor when drilling in its operating mode, which provides a sharp increase in the mechanical drilling speed .

В 1986-1990 г. с использованием эффекта БИТ только в Альметьевском УБР с применением турбобуров 3ТСШ1-195 долотами ⌀215,9 мм. пробурено 2,4 млн.м. твердо-крепких пород с механической скоростью 36-38 м/час. Это позволило довести за 1990 год проходку до 752 тыс.м. и построить 384 угленосных скважин, 146 девонских скважин с коммерческой скоростью 3292 и 2384 м./станок·мес. соответственно. Это ускорило достижение уровня добычи 3 млрда тонны нефти в Республике Татарстан.In 1986-1990, using the BIT effect only in the Almetyevsk UBR with the use of 3TSSh1-195 turbodrills with bits ⌀215.9 mm. 2.4 million m drilled hard hard rocks with a mechanical speed of 36-38 m / h. This allowed to bring the penetration to 752 thousand m in 1990. and build 384 coal wells, 146 Devonian wells with a commercial speed of 3292 and 2384 m. / machine · month. respectively. This accelerated the achievement of a production level of 3 billion tons of oil in the Republic of Tatarstan.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.The technical and economic advantage of the proposal is as follows.

Как было отмечено выше, использование бурильной трубы предлагаемой конструкции позволяет без дополнительных материальных и энергетических затрат за счет увеличения площади проходного отверстия бурильных труб при постоянном перепаде давления на нижнем конце бурильной колонны, при неизменной очистке забоя и с использованием забойных двигателей максимально увеличить гидравлическую силу на породоразрушающий орган, что обеспечило в два и более раз увеличить механическую скорость бурения. Все это в конечном счете позволило сократить продолжительность бурения, и как следствие затраты на строительство скважины.As noted above, the use of a drill pipe of the proposed design allows without additional material and energy costs by increasing the area of the bore of the drill pipe with a constant pressure drop at the lower end of the drill string, while cleaning the bottom and using downhole motors to maximize the hydraulic force on the rock cutting body, which provided two or more times to increase the mechanical drilling speed. All this ultimately allowed to reduce the duration of drilling, and as a result, the cost of well construction.

Данная полезная модель относится к категории инновационных объектов.This utility model belongs to the category of innovative objects.

Claims

A drill pipe including a pipe body with upset ends, a shoulder made of conical or rectangular, as well as nipples and lock couplings, characterized in that it is made equal in length along the entire length with a diameter equal to the inner diameter of the pipe body, including locks and places for welding them to the pipe, while in order to increase the area of contact welding, the ends of the pipe upside down are made larger in diameter, not exceeding the diameter of the locks, and the lock clutch is welded to the upset end with a shoulder.