Какие бывают типы бурильных труб? Виды, конструкции и области применения 

Подробное руководство по основным типам бурильных труб: от классических соединений до безмуфтовых и утяжеленных вариантов. Узнайте, как правильно выбирать трубы под конкретные задачи бурения, чтобы избежать поломок и снизить стоимость метра проходки.

Ключевая функция и основные конструктивные элементы: что нужно понимать в первую очередь

Говоря о типах бурильных труб, часто упускают из виду их основное предназначение — передавать вращение от ротора или вертлюга на долото и транспортировать буровой раствор к забою. Это не просто «палки», а сложный инженерный продукт, работающий в условиях колоссальных переменных нагрузок: кручения, изгиба, внутреннего давления и внешнего сжатия. Понимание этого — первый шаг к осознанному выбору.

Конструктивно большинство труб состоят из тела трубы (основной части) и концевых соединений — замков или ниппелей/муфт с резьбой. Именно соединение, на мой взгляд, является самым «тонким» местом. В советской и современной российской практике долгое время доминировали трубы с приваренными замками (например, типа ЗШ, ЗУ), но мир активно перешел на высаженные наружу и внутрь концы с треугольной или трапециевидной резьбой. Это повысило усталостную прочность соединения, но усложнило требования к контролю состояния резьбы.

Вспоминается случай из практики, когда на старой буровой пытались использовать изношенные трубы с замками ЗУ для бурения наклонно-направленной скважины. Результат — частые отвинчивания, простои, а в итоге — «светание» колонны. Проблема была не в материале тела трубы, а именно в несоответствии типа соединения новым, более жестким условиям работы.

Бурильные трубы с высаженными концами: современный отраслевой стандарт

Сегодня это, безусловно, самый распространенный тип бурильных труб для вращательного бурения. Их отличительная черта — утолщенные (высаженные) концы, на которые нарезается резьба. Такая конструкция позволяет резьбовому соединению иметь большую прочность, чем тело трубы, что логично, так как соединение — зона концентрации напряжений. Существует два основных подвида: с наружным высаживанием (External Upset — EU) и внутренним (Internal Upset — IU).

Трубы с наружным высаживанием имеют увеличенный наружный диаметр на концах, что позволяет нарезать более глубокую и прочную резьбу. Они широко применяются в стандартных вертикальных и наклонных скважинах. Трубы с внутренним высаживанием, наоборот, имеют утолщенную внутреннюю стенку, сохраняя постоянный наружный диаметр. Это критически важно при бурении скважин с малым зазором между колонной и стенками ствола, например, в сложных геологических условиях или при кустовом бурении.

Выбор между EU и IU часто становится предметом споров. Моя рекомендация основывается на простом правиле: если нет жестких ограничений по наружному диаметру — берите EU, это проверенная и часто более доступная конструкция. Если же зазор минимален и риски прихвата высоки — однозначно IU, несмотря на их несколько более высокую стоимость. Данные по стандартным размерам и механическим свойствам таких труб можно всегда сверить в актуальных редакциях ГОСТ 631-2020 или международного стандарта API Spec 5DP.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ): незаменимый инструмент для создания нагрузки на долото

Это особый класс труб, и путать их с обычными — грубая ошибка. Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) имеют значительно большую толщину стенки и массу. Их ключевая задача — создавать необходимое осевое усилие (груз) на породоразрушающий инструмент (долото) без использования части бурильных труб, которые для этого не предназначены и быстро выйдут из строя от сжатия.

УБТ размещаются в нижней части бурильной колонны, непосредственно над долотом. Благодаря своей жесткости и весу, они также стабилизируют работу колонны, уменьшая вибрации и отклонения от оси. Конструктивно они тоже бывают разными: гладкие, со сменными замками или интегрированными соединениями. На мой взгляд, наибольшую проблему представляют старые УБТ с приваренными замками — зона сварки является источником усталостных трещин, особенно при бурении с отклонителями.

Современные УБТ — это, как правило, цельнокованые изделия или трубы с приваренными на заводе в условиях строгого контроля концевыми элементами. При выборе стоит обращать внимание не только на диаметр и длину, но и на материал. Для агрессивных сред (например, с высоким содержанием сероводорода H2S) требуются УБТ из специальных марок стали. Крупные производители, такие как АО Хоума Фэнлэй Изготовление Трубных Форм, в своих каталогах обычно четко указывают назначение каждой марки стали, что облегчает выбор.

Бурильные трубы для геологоразведочного и малогабаритного бурения

Здесь мы выходим за рамки классической нефтегазовой добычи. Типы бурильных труб для разведки, инженерно-геологических изысканий или бурения скважин малого диаметра имеют свою специфику. Чаще всего это легкие колонковые трубы, предназначенные для вращательного бурения с отбором керна. Их соединения должны обеспечивать максимальную соосность для получения качественного кернового материала.

Особняком стоят штанги для шнекового бурения. Они работают не на растяжение/сжатие, а в основном на кручение, передавая вращение шнеку. Их соединения — часто простые шестигранные или квадратные шлицы, которые, однако, должны выдерживать ударные нагрузки при проходке плотных грунтов. Ошибка — пытаться использовать для шнека трубы, предназначенные для роторного бурения. Их резьбовые соединения не рассчитаны на такие знакопеременные крутящие моменты и быстро разбиваются.

Наблюдал ситуацию, когда при бурении гидрогеологической скважины малого диаметра использовали некондиционные (списанные) нефтяные трубы. Казалось бы, экономия. Но их толщина стенки и вес оказались избыточными для легкой буровой установки, что привело к перерасходу топлива, быстрому износу механизмов подачи и, в конечном счете, к увеличению сметной стоимости. Вывод: техника и оснастка должны быть согласованы.

Безмуфтовые бурильные трубы и перспективные композитные материалы

Это направление, которое все чаще обсуждается на отраслевых форумах. Безмуфтовые трубы (Buckled & Drifted) имеют резьбу, нарезанную непосредственно на теле трубы, без отдельной муфты. Их главное преимущество — уменьшенный наружный диаметр соединения, что улучшает гидравлику в кольцевом пространстве и снижает риск прихвата. Однако они предъявляют повышенные требования к качеству изготовления резьбы и ее защите при транспортировке.

Будущее, по мнению многих экспертов, за трубами из композитных материалов (стеклопластик, углепластик). Их главные плюсы — легкость (в 2-3 раза легче стали) и коррозионная стойкость. Это позволяет бурить глубже с меньшими энергозатратами и решать проблемы с коррозией в соленых средах. Но есть и «но»: пока что они значительно дороже, имеют ограничения по температуре и требуют особых соединительных элементов.

Стоит ли переходить на инновации? Мой опыт подсказывает, что для большинства стандартных проектов в России пока рано. Однако для специфических задач — бурение сверхглубоких скважин, работы в Арктике с ограниченной грузоподъемностью платформ или в районах с высокой коррозионной активностью — изучение этих вариантов уже оправдано. Мониторить тенденции и нормативную базу в этом направлении полезно через профильные институты, например, публикации ВНИИБТ.

Критерии выбора и контроль состояния: как не ошибиться

Итак, как же системно подойти к выбору? Выбор типа бурильных труб — это всегда компромисс между техническими требованиями, надежностью и экономикой. Первичные данные — это проект скважины, который определяет глубину, диаметры, профиль, ожидаемые нагрузки и свойства бурового раствора.

На основе этого формируется техническое задание, где должны быть четко указаны:

1. Наружный и внутренний диаметр тела трубы.
2. Тип и размер резьбового соединения (например, API NC50, ГОСТ ЗШ-147).
3. Марка стали (уровень прочности, хладостойкость, стойкость к сероводороду).
4. Класс износа (новые, бывшие в употреблении I, II класса).
5. Необходимость и тип защитного покрытия (например, износостойкая наплавка — «твердосплавная наплавка»).

Но купить правильные трубы — полдела. Важнейший аспект — их эксплуатация и контроль. Обязательны регулярные проверки на дефектоскопах для выявления усталостных трещин, тщательный замер износа резьбы и тела калибрами, правильная свинчивание/развинчивание с применением рекомендуемых смазок. Экономия на обслуживании и диагностике парка бурильных труб почти всегда приводит к авариям, стоимость которых на порядок превышает сэкономленные средства.

Заключение

Понимание различий между основными типами бурильных труб и принципов их выбора — это основа для безопасного и экономически эффективного бурения. Технологии не стоят на месте, и следить за новыми материалами и стандартами необходимо даже опытным специалистам.

Если у вас есть вопросы по подбору труб для конкретных геологических условий или вы хотите поделиться своим опытом — напишите в комментариях. Чтобы увидеть примеры конструкций и применяемого оборудования, вы можете ознакомиться с технической галереей на нашем сайте.