Буровые штанги соединяемые сваркой трением

Новое поколение буровых штанг Соединяемых сваркой трением. При направленном бурении буровые штанги- важнейший компонент буровых установок. Минимальный радиус кривизны и максимальная длинна скважины зависят в равной степени от характеристик собственно машины и от применяемых буровых штанг. Кроме механических характеристик для штанг имеет большое значение внутреннее гидравлическое сопротивление потоку буровой жидкости, оказывающие влияние на эксплуатационные расходы. С точки зрения Colli Drill Pipe DR LIHR представляет новинку среди штанг. Применяемых при направленном бурении. Характеристики. При направленном бурении основными характеристиками . которыми должны обладать буровые штанги. Являются высокая упругость и высокое механическое сопротивление. В процессе бурения от системы различных сил. Действующих на штангу. На различных ее участках возникают напряжения растяжения-сжатия(при использовании ударников для забивки труб) Изгиб образуется из-за того . что лидерная скважина почти всегда криволинейная (  особенности в начальной и конечной зонах скважины). Таким  образом штанги вынуждены вращаться в скважине криволинейного профиля при действии внешней деформации . идеальный тип стали для изготовления штанг должен обладать высокой упругостью. Для изготовления штанг  Colli Drill Pipe DR LIHR используется сталь 42CrMo4 с механическими характеристиками (по Европейским нормам EN 10083 часть I) Re=900 H/mm2(точка текучести) и Rм=1100 H/mm2 (предел прочности на разрыв). Это очень высокие величины даже для восприятия ударных нагрузок. LIHR – это труба свариваемая трением.  Для такого специфического типа стали разработан процесс сварки трением с последующей термической обработкой (с индукционным агрегатом), гарантирующей получение стыков с сопротивлением и упругостью равным, если не превышающими соответствующими  характеристиками основного металла. Основные преимущества сборных штанг со стыками, подвергнутыми предварительной механической обработкой следующие: Во первых, стыки обработаны на токарном станке с цифровым управлением (что невозможно для кованных штанг), благодаря чему достигается высокое качество резьбы и поверхности штанги. Этот аспект имеет большое значение . так как способствует снижению гидравлического сопротивления, что приводит к ощутимому сокращению расходов при направленном бурении. Во –вторых, обработанные стыки могут подвергаться соответствующей термической обработке(нитрированию). Гарантирующей высокую прочность резьбы, предотвращая ее заедание и облегчая операции сборки и разборки буровых штанг. Сточки точки зрения гидравлики буровая штанга является длинной трубой, в которой происходит преобразование энергии при движении потока жидкости или газа 9воздуха. Воды. Шлама). Не всегда первоначальная энергия жидкости(кинетическая или энергия давления) доходит до конца бурового става. Часть энергии превращается в тепло либо в кинетическую энергию турбулентного движения жидкости в определенных местах трубы. Эти преобразования энергии . приводят к потерям, возникают по рем основным причинам:  жидкость не является идеальной, она обладает внутренним трением или вязкостью; оказывает сопротивление движению жидкости из-за трения; вдоль бурового става изменяется поперечное сечение(особенно в местах соединения штанг). Где имеет место турбулентное движение жидкости. Остановим внимание на третьем из вышеперечисленных аспектов. Легко видеть. Как изменяется поперечное сечение в месте соединения двух штанг(рис, а) в этом  месте возникают сильные турбулентные потоки, интенсивность которых является функцией геометрических параметров . Важное значение имеют следующие два аспекта: гидравлическое сопротивление вдоль бурового става будет возрастать с уменьшением диаметра; турбулентное движение, присутствующее в местах сужения и расширения внутреннего канала. Будет более интенсивным при уменьшении соотношения сечения минимального внутреннего канала к сечению трубы. Потери энергии приводят к снижению давления буровой жидкости на выходе бурового става и , следовательно , к увеличению расходов на работу насосов и компрессоров. Буровой став LIHR (дословно переводится как «низкое внутреннее гидравлическое сопротивление») разработан с целью существенного уменьшения потерь энергии в соединениях между штангами. Если рассмотреть продольное сечение става в месте соединения  сваркой трением обычных буровых штанг (рис, б) можно заметить внутренние заусенцы от сварки. Приводящие к возникновению турбулентности в потоке. В штангах LIHR эта проблема решена благодаря разработке специальной технологии сварки трением(запатентованной Colli Drill и FWA), применяемой на стадии изготовления штанг. Что предотвращает появление в соединении внутренних заусенцев. После дальнейшей исследовательской работы и многочисленных экспериментов были разработаны различные профили сечения штанг в местах сужения и расширения потока, поэтому буровой став LIHR может быть использован только в одном направлении (рис, в). Для измерения эффекта новых разработок были проведены простые эксперименты, в которых использовались обычные штанги со сваркой трением (Х-серия) и типа LIHR. Обе штанги имели следующие характеристики: длина -3 м, внешний диаметр – 60,3 мм, внутренний  диаметр – 47,4 мм, минимальный диаметр канала – 20 мм. Каждый буровой став длинной 60 м был собран из 20 секций. Обе трубы находились в одинаковых условиях(скорость вращения мотора компрессора, начальное давление воздуха и воды). Сначала был пропущен поток воздуха, потом –воды. Измерялась скорость потока у выпускного отверстия (в атмосферу). Скорость воздуха измерялась при помощи простого устройства, состоящего из лопасти на оси электромотора. Напряжение на вольтметре, соединенном с электромотором, пропорционально скорости потока. Скорость воды определялась по траектории струи, вытекающей из штанги. Скорость и расход воздуха, проходящего по штанге LIHR, оказались выше на 10 %, а полезная кинетическая энергия потока – на 21% . скорость и расход воды выше на 10,5 %, а полезная кинетическая энергия потока –на 22%. Полученные результаты могут быть экстраполированы на общий случай. Благодаря использованию специальных сталей. Новой технологии сварки, тщательной разработке и тестированию продукта стало возможным изготавливать буровые штанги. Обладающие высокими механическими характеристиками и низким гидравлическим сопротивлением, что приводит к сокращению времени бурения и снижению затрат.