Работа бурильной колонны определяется следующими факторами: – геологическими условиями; – профилем скважины; – способом бурения; – режимом бурения; – геометрическими размерами бурильных труб и долота.

При спускоподъемных операциях (СПО) к ним нужно добавить параметры буровой установки. Рассмотрим влияние перечисленных факторов на работу бурильной колонны. Геологические условия – это литологический состав проходимых пород, порядок их чередования, условия залегания (угол и направление наклона пластов), пористость и проницаемость пород, состав среды, насыщающей поры породы, труб.

 Например, песчаники, содержащие абразивные частицы, вызывают ускоренное истирание поверхности труб и замков. Наклонное залегание пластов способствует искривлению скважины, что также влияет на увеличение износа труб, так как при искривлении они сильнее прижимаются к ее стенке. Важным фактором является и прочность горных пород: из-за снижения скорости бурения увеличивается время на истирание поверхности труб и замков, абразивность пород определяет величину их износа. Насыщающие породу жидкости и газы усиливают коррозию металла труб, а чем больше проницаемость пород, тем больше пластовой жидкости, вызывающей коррозию, поступает в скважину. Например, на месторождении Тенгиз из-за высокого содержания сероводорода приходится применять специальные коррозионно-стойкие трубы.

Увеличение пластового давления заставляет утяжелять промывочную жидкость, что увеличивает давление внутри труб и создает дополнительное напряжение в металле. Таким образом, геологические условия оказывают большое влияние на ресурс работы бурильных труб, и их необходимо учитывать при определении состава конструктивных элементов колонны и планировании парка труб. Профиль скважины существенно влияет на износ труб и их напряженное состояние. Связано это не только с тем, что бурильные трубы повторяют профиль скважины. Когда они изгибаются и прижимаются к стенкам скважины, в материале труб появляются напряжения изгиба, а если колонна вращается, изгибающие напряжения приобретают знакопеременный характер. Это вызывает усталость материала труб и повышает вероятность аварии. На горизонтальном участке ствола скважины условия работы труб существенно меняются.

Во-первых, труба лежит на стенке скважины и при продвижении подвергается истиранию. Во-вторых, она испытывает не растяжение, а сжатие, которое возникает при проталкивании долота к забою. Это требует изменения конструкции колонны. Способ бурения – роторный или с забойным двигателем – принципиально изменяет условия эксплуатации бурильных труб.

При роторном бурении трубы изнашиваются вследствие их вращения, в материале появляются напряжения кручения, а на искривлённых участках – знакопеременные напряжения изгиба. При турбинном бурении или при бурении любым забойным двигателем, износ труб меньше, так как они почти не вращаются, хотя из-за роста внутреннего давления несколько изменяются суммарные напряжения.

Электробурение связано с наличием внутри труб токоподвода, что уменьшает сечение проходного канала. Наличие контактных соединений вызывает частые пробои изоляции и снижает надёжность работы бурильной колонны.

 Режим бурения.

Под режимом бурения часто подразумевают сочетание осевой нагрузки на долото и частоты его вращения. Ограничимся этим упрощенным понятием. Поскольку нагрузка на долото создается частью веса КНБК, её изменение вызывает перераспределение осевых усилий, что приводит к изменению формы осевой линии по причине потери устойчивости. Частота вращения также влияет на изменение условий устойчивости. Это связано с появлением центробежных сил, вызывающих напряжения изгиба. При потере устойчивости боковая поверхность замков и тело трубы прижимаются к стенкам скважины, вследствие чего увеличивается интенсивность износа названных элементов. Наконец, следует отметить, что величина параметров режима бурения численно определяет напряженное состояние бурильной колонны, особенно в её нижней части.