Патрубок-удлинитель (pup joint) обеспечивает короткий контролируемый участок в трубной колонне в тех случаях, когда компонент стандартной длины не может обеспечить требуемый интервал. В бурильных колоннах патрубок-удлинитель бурильной трубы регулирует общую длину колонны, сохраняя при этом требуемое соединение, внутренний диаметр и геометрическое соответствие с соседней бурильной трубой.
В отличие от патрубков-удлинителей насосно-компрессорных труб (tubing) или обсадных труб (casing), применяемых в других трубных системах, патрубки-удлинители бурильных труб разработаны специально для буровых применений и систем роторных замковых соединений. Их конфигурация определяется требуемой длиной, типом соединения, компоновкой ниппель/муфта (pin/box), размерами замка бурильной трубы, внутренним диаметром, маршрутом изготовления, а также материалом или группой прочности бурильной трубы для обеспечения совместимости с существующей бурильной колонной.
Цельная и сварная конструкция патрубка-удлинителя бурильной трубы
Патрубки-удлинители бурильных труб поставляются в двух основных вариантах конструкции: цельной и сварной в стиле бурильной трубы. Различие носит конструктивный характер, а не сводится лишь к разнице в материале.
Цельный патрубок-удлинитель бурильной трубы изготавливается как единая деталь, как правило, из легированной стали в виде прутка или толстостенной заготовки. Корпус, внутренний канал и концевые соединения обрабатываются механически из одной базовой заготовки. Для данного варианта изготовления широко применяется легированная сталь AISI 4145H, включая модификацию 4145H Modified. Поскольку сварной шов между телом трубы и замком отсутствует, основное внимание уделяется состоянию материала, термообработке, размерам корпуса и внутреннего канала, а также механически обработанным резьбам и торцам.
Сварной патрубок-удлинитель бурильной трубы изготавливается из укороченного тела бурильной трубы с приваренными концами замков, по той же базовой конструктивной схеме, что и обычная бурильная труба. Поэтому в спецификации необходимо указать группу прочности тела трубы, требования к замку, обозначение соединения, готовой наружный диаметр, внутренний канал и общую длину как единого узла. Для этой конструкции обозначения, такие как G105 или S135, относятся к группе прочности тела бурильной трубы, тогда как материал замка и требования к соединению указываются отдельно.
| Параметр | Цельная конструкция | Сварная конструкция в стиле бурильной трубы |
|---|---|---|
| Базовая структура | Цельный механически обработанный корпус | Короткое тело бурильной трубы с концами замков |
| Типовая логика материала/группы прочности | Легированная сталь, например AISI 4145H Modified | Группа прочности тела бурильной трубы плюс требования к материалу замка |
| Основные конструктивные зоны | Корпус, внутренний канал, резьбы ниппель/муфта и торцевые упоры | Тело трубы, зона высадки/конца, зона сварного шва, замки и соединения |
| Изготовление соединения | Обрабатывается механически непосредственно в цельном компоненте | Выполняется на концах замков |
| Ключевой предмет спецификации | Состояние материала, наружный диаметр, внутренний канал, соединение и длина | Группа прочности тела трубы, размеры замка, соединение, требования, связанные со сваркой, и длина |
Ни один из вариантов конструкции не следует выбирать только по названию продукта. Подходящая конфигурация зависит от существующей системы бурильных труб, требуемых размеров, требований к соединению, условий эксплуатации и применимой спецификации проекта.
Материалы и логика групп прочности
Терминология материалов и групп прочности зависит от конструкции патрубка-удлинителя бурильной трубы. Цельные патрубки-удлинители бурильных труб обычно изготавливаются из легированной стали, например AISI 4145H или 4145H Modified, тогда как G105 и S135 — это обозначения группы прочности тела бурильной трубы, связанные со сварной конструкцией в стиле бурильной трубы. Эти термины описывают разные материальные или продуктовые системы и не являются взаимозаменяемыми.
| Конструкция | Логика материала / группы прочности |
|---|---|
| Цельный патрубок-удлинитель | Как правило, легированная сталь AISI 4145H или 4145H Modified |
| Сварной патрубок-удлинитель в стиле бурильной трубы | Группа прочности тела бурильной трубы, например G105 или S135, с отдельно определяемыми требованиями к замку |
Для цельной конструкции легированная сталь обычно подвергается термообработке для достижения требуемого механического состояния перед финишной механической обработкой. Для сварной конструкции группа прочности тела бурильной трубы и требования к замку соответствуют своим отдельным спецификациям продукции.
Размеры, длины и совместимость соединений патрубков-удлинителей бурильных труб
Размеры патрубка-удлинителя бурильной трубы нельзя определять только по номинальному наружному диаметру бурильной трубы. Два патрубка-удлинителя одного номинального размера всё же могут быть несовместимы, если различаются обозначение соединения, интерфейс торцевого упора, наружный диаметр замка или внутренний канал/ID. Поэтому совместимость следует проверять относительно фактической исходной бурильной трубы в следующей последовательности: точное соединение → ориентация ниппель/муфта → интерфейс торцевого упора → наружный диаметр замка → внутренний канал/ID.
Длина патрубка-удлинителя бурильной трубы затем подбирается исходя из требуемого интервала бурильной колонны, а не рассматривается как самостоятельный каталожный размер. К распространённым коммерческим длинам относятся 5 футов, 10 футов, 15 футов и 20 футов, при этом могут быть заданы и другие длины в соответствии с требуемой конфигурацией колонны.
| Распространённая коммерческая длина | Типовое применение в спецификации |
| 5 футов | Небольшая коррекция интервала бурильной колонны |
| 10 футов | Промежуточная регулировка короткой длины |
| 15 футов | Более значительная регулировка интервала без добавления полной бурильной трубы |
| 20 футов | Удлинённый патрубок для случаев, когда полная бурильная труба всё ещё длиннее требуемого |
| Длина, заданная проектом | Применяется, когда узлу требуется определённый нестандартный интервал |
Совместимость соединения зависит от точного соединения, используемого на соседней бурильной трубе. Обозначение соединения, ориентацию ниппель/муфта, интерфейс торцевого упора, наружный диаметр замка и внутренний канал следует рассматривать в совокупности, поскольку совпадение только номинального размера бурильной трубы не гарантирует правильной сборки патрубка-удлинителя в составе бурильной колонны.
| Параметр спецификации | Что необходимо подтвердить | Почему это важно |
| Номинальный размер бурильной трубы | Размер исходной бурильной трубы | Определяет базовую систему бурильной колонны |
| Обозначение соединения | Точный тип и размер соединения | Определяет, смогут ли компоненты правильно соединиться |
| Ориентация ниппель / муфта | Требуемая концевая конфигурация с каждой стороны | Обеспечивает сопряжение патрубка-удлинителя с соседним компонентом |
| Интерфейс торцевого упора | Геометрия торцевого упора соединения | Необходим для правильного свинчивания и передачи нагрузки |
| Наружный диаметр замка | Наружный диаметр на конце соединения | Должен соответствовать соседней бурильной колонне и габаритам при манипуляциях |
| Внутренний диаметр / канал замка | Внутренний диаметр для потока | Предотвращает непреднамеренное сужение проходного сечения бурильной колонны |
| Общая длина | Требуемая длина в собранном виде | Определяет итоговый интервал бурильной колонны |
Таким образом, совпадение номинального размера не является доказательством совместимости. Перед вводом патрубка-удлинителя в состав колонны всегда следует подтверждать точное роторное замковое соединение и сопрягаемые размеры.
Где применяются патрубки-удлинители бурильных труб
Патрубки-удлинители бурильных труб применяются, когда бурильной колонне требуется более короткая контролируемая длина, чем может обеспечить стандартная бурильная труба полной длины. Их функция — регулировать длину бурильной колонны и интервал между компонентами, сохраняя при этом требуемое соотношение соединения и внутреннего канала с соседней бурильной трубой.
| Применение | Когда используется патрубок-удлинитель | Функция в бурильной колонне |
|---|---|---|
| Регулировка длины бурильной колонны | Бурильная труба полной длины сделает собранную колонну длиннее, чем требуется. | Добавляет определённый короткий участок для достижения требуемой общей длины колонны. |
| Регулировка положения относительно пола буровой | Замок или соединение необходимо расположить на более подходящей высоте относительно пола буровой. | Регулирует вертикальное положение соединения для запланированных операций свинчивания, развинчивания или манипуляций. |
| Конфигурация бурильной и испытательной колонны | Узел для бурения или испытаний требует определённой общей длины или интервала между компонентами. | Обеспечивает контролируемое приращение длины без добавления ещё одной полной бурильной трубы. |
| Позиционирование компонентов | Относительное положение компонентов бурильной колонны требует точной корректировки, при этом существующие соединения уже совпадают. | Изменяет интервал бурильной колонны, не изменяя систему соединения. |
Патрубок-удлинитель бурильной трубы изменяет длину за счёт добавления контролируемого короткого участка в бурильную колонну. Переводник (crossover sub) выполняет другую задачу: он применяется, когда два соседних компонента не могут соединиться напрямую из-за различия их систем соединения. Аналогичные короткие компоненты также применяются в обсадных и насосно-компрессорных колоннах, где патрубки-удлинители служат для иных задач трубных систем.
Изготовление патрубков-удлинителей бурильных труб
Маршрут изготовления зависит от конструкции патрубка-удлинителя. Цельный патрубок-удлинитель бурильной трубы изготавливается как единая механически обработанная деталь, тогда как сварной патрубок-удлинитель бурильной трубы следует базовой конструкции бурильной трубы, используя укороченное тело трубы, соединённое с концами замков. В обоих случаях готовый внутренний канал, соединение и общие размеры должны оставаться согласованными с соседней бурильной трубой.
| Конструкция | Основной маршрут изготовления | Ключевой контроль при изготовлении |
|---|---|---|
| Цельный патрубок-удлинитель | Заготовка из легированной стали → термообработка → механическая обработка корпуса и внутреннего канала → механическая обработка соединения ниппель/муфта → финишная обработка резьбы и торцевого упора | Концентричность внутреннего канала, размеры корпуса, геометрия соединения и состояние торцевого упора |
| Сварной патрубок-удлинитель в стиле бурильной трубы | Укороченное тело бурильной трубы → подготовка замка → сварка трением → обработка зоны сварного шва → финишная обработка соединения | Соосность тела трубы/замка, переход сварного шва, непрерывность внутреннего канала и размеры готового соединения |
При цельной конструкции механическая обработка формирует корпус, внутренний канал и оба концевых соединения из одного и того же участка материала, поэтому геометрическая согласованность этих элементов особенно важна. Сварная конструкция добавляет ещё одну контролируемую зону — переход тело трубы/замок. После механической обработки и сборки готовое соединение проверяется по геометрии резьбы и торцевого упора, с применением калибровки резьбы там, где это требуется применимой спецификацией на соединение.
Как выбрать патрубок-удлинитель бурильной трубы
Патрубок-удлинитель бурильной трубы следует подбирать исходя из существующего интерфейса бурильной колонны и требуемого интервала, а не только по номинальному размеру или длине. Сначала соседняя бурильная труба определяет соединение и габариты; затем требуемое положение в колонне определяет длину патрубка-удлинителя. Тип конструкции и материал или группу прочности подтверждают только после определения этих условий интерфейса.
| Этап выбора | Требуемое решение | Информация для подтверждения |
| 1 | Определить исходную бурильную трубу | Размер, группа прочности и существующая конфигурация замка бурильной трубы |
| 2 | Подтвердить фактическую потребность | Регулировка длины или адаптация соединения |
| 3 | Определить соединение | Точное обозначение соединения и компоновка ниппель/муфта |
| 4 | Согласовать габаритные размеры | Наружный диаметр замка, внутренний диаметр/канал замка и интерфейс торцевого упора |
| 5 | Задать требуемую длину | Фактический интервал бурильной колонны или требование к позиционированию относительно пола буровой |
| 6 | Выбрать маршрут изготовления | Цельная или сварная конструкция в стиле бурильной трубы |
| 7 | Определить материал или группу прочности | Маршрут AISI 4145H, маршрут бурильной трубы G105/S135 или требование, специфичное для проекта |
| 8 | Подтвердить применимую спецификацию | Ссылка на API/ISO, требования к соединению и любые дополнительные условия проекта |
Первая проверка заключается в том, действительно ли колонне требуется патрубок-удлинитель. Если соседние компоненты уже используют совместимые соединения и требуется скорректировать только общую длину колонны или положение соединения, патрубок-удлинитель обеспечивает требуемую короткую длину. Если же на двух концах используются разные системы соединения, речь идёт о адаптации соединения, и вместо этого следует рассмотреть применение переводника (crossover sub).
Для настоящего применения патрубка-удлинителя точное соединение, ориентация ниппель/муфта, интерфейс торцевого упора, наружный диаметр замка и внутренний канал должны оставаться совместимыми с соседней бурильной трубой. Затем длина подбирается для достижения требуемого интервала бурильной колонны или положения относительно пола буровой без внесения ненужных изменений во внутренний канал или геометрию наружного соединения. Окончательная конструкция — цельная или сварная в стиле бурильной трубы — и соответствующий материал или группа прочности бурильной трубы должны соответствовать заданной конфигурации колонны.
Возможности OCTAL по поставке бурильных труб и патрубков-удлинителей
OCTAL поставляет бурильные трубы различных размеров, групп прочности и конфигураций соединений, а также соответствующие замки, патрубки-удлинители бурильных труб, переводники и другие компоненты соединений бурильной колонны. Это позволяет подбирать патрубок-удлинитель как часть фактической системы бурильных труб, а не как изолированный короткий участок.
Для патрубков-удлинителей бурильных труб основную конфигурацию можно подобрать в соответствии с соседней бурильной трубой, включая:
- Конструкция: цельный или сварной патрубок-удлинитель в стиле бурильной трубы
- Соединение: соответствующая компоновка ниппель/муфта и роторное соединение
- Размеры: наружный диаметр замка, внутренний канал и требуемая общая длина
- Материал / группа прочности: AISI 4145H Modified для применимой цельной конструкции или группы прочности бурильной трубы, такие как G105 и S135, для сварных исполнений
- Конфигурация колонны: длина и компоновка соединения, соответствующие требуемому интервалу бурильной колонны и рабочему положению
При совместной поставке бурильных труб, патрубков-удлинителей и связанных компонентов соединений можно согласовать соединение, внутренний канал и геометрический интерфейс по всей колонне. Это снижает риск несоответствия компонентов и обеспечивает согласованность патрубка-удлинителя с бурильной трубой и конфигурацией замка, применяемыми в узле.
Часто задаваемые вопросы
В1: Определяет ли длина патрубка-удлинителя бурильной трубы, должен ли он быть цельным или сварным?
О1: Нет. Одна лишь длина не определяет конструкцию. Цельную или сварную конструкцию следует выбирать в соответствии с требуемой конфигурацией бурильной колонны, размерами, конструкцией соединения и применимыми требованиями к продукции.
В2: Должен ли внутренний канал патрубка-удлинителя бурильной трубы совпадать с внутренним диаметром тела бурильной трубы?
О2: Не обязательно. Внутренний канал должен обеспечивать требуемый путь потока и соответствовать геометрии соседнего замка и соединения; цельный патрубок-удлинитель может использовать сквозной канал, более близкий к внутреннему диаметру замка, а не больший внутренний диаметр тела бурильной трубы.
В3: Можно ли использовать цельный патрубок-удлинитель бурильной трубы с бурильной трубой группы прочности G105 или S135?
О3: Можно, если соединение, внутренний канал, размеры замка и требуемые механические характеристики совместимы с соседней бурильной трубой. G105 и S135 — это группы прочности тела бурильной трубы, тогда как AISI 4145H или 4145H Modified обычно обозначают легированную сталь, используемую для изготовления цельного патрубка-удлинителя; эти обозначения не являются эквивалентными группами прочности.
В4: Когда требуется нестандартная длина патрубка-удлинителя бурильной трубы?
О4: Нестандартная длина применяется, когда обычно поставляемые длины патрубков-удлинителей не позволяют достичь требуемого распределения интервалов в бурильной колонне, положения замка или положения относительно пола буровой. Итоговая длина должна определяться фактической конфигурацией колонны, а не только номинальным размером бурильной трубы.
