Опорно-центрирующие кольца ОЦК-630: конструкция, параметры и применение
Опорно-центрирующие кольца ОЦК-630 — специализированные элементы бурильной колонны, предназначенные для центрирования обсадных и бурильных труб диаметром до 630 мм в стволе скважины. Изделие устанавливается непосредственно над долотом или в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) и обеспечивает соосность инструмента относительно оси ствола, снижая поперечные колебания и предотвращая желобообразование.
Конструктивно кольцо ОЦК-630 представляет собой массивный цилиндрический корпус с наружными центрирующими рёбрами (лопастями) и внутренним посадочным отверстием под замковую резьбу бурильной трубы. Наружный диаметр рёбер подбирается под номинальный диаметр долота с учётом зазора 3–8 мм на сторону. Материал корпуса — легированная конструкционная сталь 40Х, 40ХН или 38Х2Н2МА, подвергнутая объёмной закалке и высокому отпуску до твёрдости 285–341 HB. Рабочие поверхности рёбер дополнительно наплавляются твёрдым сплавом на основе карбида вольфрама (релит, сормайт) для повышения абразивной стойкости.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Допуск | Метод контроля | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Номинальный диаметр | 630 | 2,0 | ШЦ-II-1000 | мм |
| Диаметр посадочного отверстия | по резьбе З-147 | H12 | Калибр-пробка | мм |
| Высота корпуса | 180–220 | 1,5 | ШЦ-I-250 | мм |
| Твёрдость корпуса | 285–341 | — | Бринелль | HB |
| Толщина наплавки | 2,5–4,0 | 0,5 | УЗТ | мм |
| Масса изделия | не более 95 | — | Взвешивание | кг |
Материалы и исполнения
- Сталь 40Х — базовая марка для серийных колец, термообработка: закалка 850 C, отпуск 560 C.
- Сталь 40ХН — повышенная ударная вязкость KCU 60 Дж/см при –40 C.
- Сталь 38Х2Н2МА — для скважин с высоким содержанием сероводорода HS до 6 %.
- Наплавка релит ТЗ — абразивная стойкость в породах крепостью до f = 14 по Протодьяконову.
- Наплавка сормайт № 1 — для ударно-абразивных условий бурения.
- Исполнение с резьбой З-147, З-152, З-162 — под замки бурильных труб соответствующего типоразмера.
Область применения
Кольца ОЦК-630 востребованы в нефтегазодобыче при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин, где требуется жёсткий контроль траектории. Устанавливаются в КНБК между калибратором и центратором, а также в компоновках с винтовыми забойными двигателями (ВЗД) и роторными управляемыми системами (RSS). Применяются в горнорудной промышленности при проходке вертикальных стволов большого диаметра, в геологоразведочном бурении на твёрдые полезные ископаемые, а также при строительстве скважин на воду и инженерных коммуникаций методом ГНБ.
В условиях повышенной вибрации и знакопеременных нагрузок кольцо ОЦК-630 снижает амплитуду поперечных колебаний низа колонны, что продлевает ресурс долот PDC и шарошечных долот, уменьшает износ бурильных замков и предотвращает прихваты. При бурении в интервалах неустойчивых глинистых отложений центрирующие рёбра формируют опорную поверхность, препятствующую осыпанию стенок.
Эксплуатационные ограничения
- Максимальная осевая нагрузка на долото — 250 кН.
- Частота вращения колонны — до 180 об/мин.
- Температура в скважине — до 150 C.
- Минимальный зазор до стенки ствола — 3 мм на сторону.
- Недопустима эксплуатация при износе рёбер более 8 мм по диаметру.
Вопросы и ответы
Какой материал корпуса применяется для ОЦК-630?
Корпус изготавливается из легированной стали 40Х, 40ХН или 38Х2Н2МА с объёмной закалкой и отпуском до твёрдости 285–341 HB. Для сероводородсодержащих сред используется сталь 38Х2Н2МА.
Как подбирается наружный диаметр кольца под долото?
Наружный диаметр по рёбрам принимается на 6–16 мм меньше номинального диаметра долота, что обеспечивает зазор 3–8 мм на сторону и предотвращает заклинивание в стволе.
Какая резьба используется для присоединения ОЦК-630?
Применяются замковые резьбы З-147, З-152 или З-162 в зависимости от типоразмера бурильных труб. Посадочное отверстие обрабатывается по H12 с контролем калибром-пробкой.
Как часто проводится дефектовка кольца?
Дефектовка выполняется после каждого рейса: замер износа рёбер, визуальный осмотр наплавки на наличие сколов и трещин, проверка резьбы. При износе более 8 мм по диаметру кольцо снимается с эксплуатации.
