Буровое оборудование для бурения скважин


Буровое оборудование: буровые установки и инструмент для бурения

Буровое оборудование предназначенное для проведения буровых работ. Основные виды данного оборудования: буровые агрегаты, инструменты, лебёдки, насосы, оборудование цементировочное, системы верхнего привода, буровые установки, циркуляционные системы.

Инструменты, одним из основных видов которых являются долота, предназначены для разработки разных породам на различных глубинах. Агрегаты могут быть использованы как для непосредственного бурения, так и для проведения ремонтных работ скважин. На лебёдки возложена основная нагрузка при осуществлении спусковых и подъёмных процессов бурильной колонны. Обеспечение циркуляции бурового раствора в скважине проводится с помощью специального бурового насоса высокого давления. Системы верхнего привода – это технологии, содействующие увеличению скорости и повышению безопасности рабочего процесса. Установка для бурения, будучи комплексным оборудованием, определяется такой совокупностью характеристик, как назначение скважины, способ и условия проведения бурения. Циркуляционные системы осуществляют нагнетание раствора бурового – в колонну, а также его очищение от выбуренной породы и поддержание первично заданных параметров.

Буровые установки — классификация

Буровые установки – это симбиоз оборудования и сооружений, целевое назначение которых – осуществление процесса бурения нефтяных, газовых скважин и скважин на воду.

Виды оборудования в составе буровой установки:

  • спускоподъёмное;
  • циркуляционное;
  • противовыбросовое;
  • силовое;
  • для приготовления растворов буровых.

Основная составная часть буровой установки – привод главных механизмов. Может также присутствовать независимый привод ротора.

Виды буровых платформ

Категории установок:

  • инженерно-геологические;
  • водяные;
  • строительные;
  • геологоразведочные;
  • нефтяные;
  • газовые;
  • газоконденсатные;
  • сейсморазведочные.

Классификация установок по глубине бурения:

  • до 25 метров (неглубокие);
  • до 600 метров (средней глубины);
  • до 6 000 метров (глубокие);
  • до 15 000 метров (сверхглубокие).

Выделяют также установки, используемые при бурении скважин на воду и капитальном ремонте нефтегазовых скважин.

Типы буровых установок

Буровой инструмент — характеристики и виды

Буровой инструмент – это промышленное оборудование, предназначенное для бурения скважин. Применяется для разработки горных пород, при добыче полезных ископаемых, нефти и газа, для прокладки подземных коммуникаций. Используется для механического разрушения различных по свойствам пород при освоении разных глубин.

Виды бурового инструмента:

  • технологический;
  • вспомогательный;
  • разрушающий породы;
  • аварийный.

На эффективность и надежность работоспособности инструментов для бурения влияет качество и правильность применения оборудования.

promdevelop.ru

Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Для выполнения операций технологии вращательного бурения требуются различные по функциональным назначениям машины, механизмы и оборудование. Набор необходимых для бурения скважин машин, механизмов и оборудования, имеющих взаимосвязанные эксплуатационные функции и технические параметры, называется буровым комплексом. Центральным звеном бурового комплекса является буровая установка.

Буровая установка — это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций по строительству скважин. Современные буровые установки включают следующие составные части:

буровое оборудование (талевый механизм, насосы, буровая лебедка, вертлюг, ротор, силовой привод и т.д.);

буровые сооружения (вышка, основания, сборно-расборные каркасно-панельные укрытия приемные мостки и стеллажи); оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор подачи долота, механизмы для автоматизации спуско-подъемных операций, пневматический клиновой захват для труб, автоматический буровой ключ, вспомогательная лебедка, пневмораскрепитель, краны для ремонтных работ, пульт контроля процессов бурения, посты управления); оборудование для приготовления, очистки и регенерации бурового раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и илоотделители, подпорные насосы, емкости для химических реагентов, воды и бурового раствора); манифольд (нагнетательная линия в блочном исполнении, дроссельно-запорные устройства, буровой рукав); устройства для обогрева блоков буровой установки (тепло генераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для развода теплоносителя).

Состав и компоновка буровой установки показаны на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 — Буровая установка

Кустовые основания

Строительство буровой установки, монтаж ее на точке бурения скважины задача не простая. Западная Сибирь покрыта многочисленными болотами и реками. Летом болота практически непроходимы для наземного транспорта, а в зимнее время промораживаются не более чем на 20 – 30 см из-за высоких теплоизолирующих свойств торфяного слоя. Весной высокие речные паводковые воды подтопляют нефтяные площади. Быстрая изменчивость погоды, неравномерное выпадение осадков и труднодоступность 80 – 85 % территории — отличительные особенности Западной Сибири.

В нефтепромысловом районах Томской области, например, насчитывается 573 реки (превышающих в длину 20 км), крупных озер 35 (площадью 5 и более км2), а знаменитое Васюганское болото занимает 53 000 км2, что в 1.5 раза больше площади озера Байкал.

Эти условия на первых порах значительно осложнили организацию буровых работ в новом нефтяном регионе. При освоении месторождений основные объемы бурения выполнялись в зимнее время. Все необходимое оборудование завозилось заранее по зимним трассам, и после окончания строительства скважин консервировалось до наступления следующего зимнего сезона и ввода трасс в эксплуатацию.

Сезонность в строительстве нефтяных скважин вызвала необходимость разработки и создания на заболоченных и затопляемых участках специальных искусственных сооружений для круглогодичного ведения буровых работ с последующей многолетней эксплуатацией при нефтедобыче. Возрастающие объемы буровых работ и большие затраты ресурсов на строительство искусственных сооружений привели к целесообразности их сочетания с кустовым бурением.

Высокие темпы и масштабы освоения нефтяных месторождений Западной Сибири выявили ряд научно-технических проблем, решение которых позволило разработать технические средства для проводки наклонно-направленных скважин и контроля их пространственного положения, различные конструкции крупноблочных буровых оснований, специальные буровые установки для строительства кустовых скважин.

Кустовое строительство скважин имеет ряд существенных достоинств. Прежде всего это значительное сокращение материальных и трудовых затрат на строительство и инженерное обустройство кустовых оснований, подъездных путей и трасс, особенно в условиях заболоченных территорий и бездорожья. Кроме того, существенно уменьшаются затраты на промысловое обустройство скважин, сооружение нефтегазосборных сетей, энергоснабжение промысловых объектов, ремонт и эксплуатационно-техническое обслуживание скважин.

Для кустового бурения скважин в Западной Сибири предназначена установка БУ-3000 ЭУК-1М с эшелонным расположением оборудования.

Минимальное расстояние между соседними нефтяными скважинами — 5 м, между батареями скважин — 15 м.

Буровая вышка

Буровая вышка — это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25 – 36 м.) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Различают два типа вышек: башенные и мачтовые. Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А - образные). Последние наиболее распространены.

А - образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Основные параметры вышки — грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.

Грузоподъемность вышки — это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины.

Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сбор-грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300 ... 500 м используется вышка высотой 16 ... 18 м, глубину 2000 ... 3000 м — высотой — 42 м и на глубину 4000 ... 6500 м — 53 м.

Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114 ... 168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает на какую глубину может  быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2x2 м или 2.6x2.6 м, нижнего 8x8 м или 10x10 м.

Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

students-library.com

Буровое оборудование и инструмент

Все буровые установки имеют однотипное, но разное по своим характеристикам буровое и энергетическое оборудование.

Буровое оборудование (механизмы) подразделяется на:

оборудование для спуска и подъема бурильной колонны (подъемное оборудование), состоящее из:

  • вышки,

  • буровой лебедки,

  • талевой (полиспастовой) системы: кронблока,

талевого блока,

талевого каната,

крюка,

штропов;

оборудование для бурения скважин, состоящее из:

  • ротора,

  • вертлюга с буровым шлангом,

  • буровых насосов,

  • силового привода,

  • (забойного двигателя).

Буровая вышка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны, установки обсадных труб в скважину, удержания бурильной колонны на весу во время бурения, а также для размещения в ней талевой системы, бурильных труб (свечей) и другого оборудования. Применяются металлические вышки башенного и мачтового (в основном А-образного) типов.

Вышки различны по грузоподъемности и высоте. Практикой установлено, что целесообразно применять вышки высотой до 28 м при бурении скважин до глубины 1200–1300 м; 41–42 м – глубиной 1300–3500 м; 53 м и более – глубиной свыше 3500 м.

Буровая лебедка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны в скважину, удержания ее на весу или медленного опускания (подачи) в процессе бурения, свинчивания и развинчивания труб, спуска обсадных колонн и других вспомогательных работ. Лебедка имеет четыре скорости подъема, состоит из рамы, коробки передач и трех валов. Барабан лебедки имеет тормоз с пневматическим и ручным управлением.

Талевая (полиспастовая) система буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка и уменьшения нагрузки на ветви каната.

Талевая система состоит из кронблока, устанавливаемого на верхней раме вышки, стального талевого каната и подвижного талевого блока с подъемным крюком. В зависимости от условий работы и типа установки применяют талевую оснастку 3×4, или 4×5, или 5×6, или 6×7 (талевый блок имеет на один ролик меньше, чем кронблок).

Кронблок (неподвижный блок полиспаста) – неподвижная часть талевой системы – представляет собой раму, на которой смонтированы оси и опоры со шкивами: на оси кронблока посажены 5 канатных роликов. Иногда рама выполняется за одно целое с верхней частью вышки.

Талевый блок представляет собой сварной корпус (щеки). В щеках неподвижно закреплена ось, на которой, как и в кронблоке, установлены на роликовых подшипниках четыре канатных ролика.

Если кронблок имеет пять, а талевый блок четыре канатных ролика, буровая установка позволяет производить оснастку талевой системы 4×5 (возможны и другие схемы оснастки). Это значит, что талевый канат, один конец которого укреплен на барабане лебедки, а другой (мертвый) укреплен под полом буровой, будет проходить через четыре ролика талевого блока и пять роликов кронблока.

Следовательно, вес поднимаемого полиспастной системой груза распределяется на восемь струн каната. При этом получается выигрыш в силе в 8 раз, но проигрыш в 8 раз в скорости подъема груза.

Талевые канаты состоят из шести прядей проволок из высококачественной стали диаметром 1,0–2,4 мм и металлического или пенькового сердечника, пропитанного смазкой. Проволочки свиты в пряди по спиралям. Если направление прядей в канате совпадает с направлением проволочек в пряди, свивка каната называется прямой. В канатах крестовой свивки эти направления перекрещиваются. В бурении обычно применяют канаты крестовой свивки. Диаметры канатов в зависимости от грузоподъемности установки выбирают в пределах 25–38 мм (разрывное усилие соответственно 40 000–50 000 кгс). При этом запас прочности должен быть в пределах 2,7–4,0.

Буровые крюки (крюкоблоки) изготовляют в виде отдельных крюков или крюков, соединенных с талевым блоком (крюкоблоки) Крюк посредством серьги соединяется с талевым блоком и предназначен он для подвешивания бурильных труб при помощи элеватора в процессе их спуска и подъема и для подвешивания бурильных труб при помощи вертлюга во время бурения.

Штропы являются промежуточным звеном между крюком и элеватором, на котором подвешивается колонна бурильных или обсадных труб. По конструкции штропы бывают двух типов: одно- и двухветвевые. Штропы изготавливают цельнокатанными, цельнокованными, а иногда сварными, нормальной и укороченной длины.

Ротор служит для передачи вращения колонне бурильных труб, для поддержания на весу бурильной колонны во время спуско-подъемных работ и поддержания на весу обсадной колонны при спуске ее в скважину. При турбинном бурении и бурении с электробуром ротор воспринимает реактивный момент, возникающий при работе двигателя в скважине, а также используется для периодического проворачивания бурильной колонны при спуско-подъемных операциях.

Ротор состоит из трех основных узлов: станины, вращающегося стола ротора и приводного вала. Ротор имеет неподвижный корпус, в котором на подшипниках установлен стол ротора. Стол вращается карданным валом через коническую передачу, помещенную в корпусе. Стол ротора, а следовательно, и ведущая труба обычно имеет две скорости вращения. Ведущая труба укрепляется в столе при помощи вкладышей. Ротор снабжен пневматическим клиновым захватом для осуществления спуско-подъемных работ.

Вертлюг применяют для соединения талевой системы с бурильной колонной. Вертлюг воспринимает вес колонны бурильных труб без ограничения ее вращательного движения и обеспечивает подачу промывочной жидкости во вращающиеся бурильные трубы.

Все вертлюги имеют принципиально общую конструкцию. Вертлюг состоит из двух узлов – системы вращающихся и неподвижных деталей. Неподвижную часть вертлюга подвешивают к подъемному крюку, а к вращающейся части подвешивают бурильную колонну.

Вертлюги изготавливаются грузоподъемностью 50, 75, 130, 160 и 300 т; диаметр проходного отверстия в стволе вертлюга в разных конструкциях изменяется от 75 до 100 мм.

Буровые насосы предназначены для подачи под давлением промывочной жидкости в скважину.

Обвязка буровых насосов и оборудование напорной линии. От буровых насосов промывочная жидкость по нагнетательной линии (манифольду) подается в гибкий резиновый буровой шланг и далее в вертлюг. В состав нагнетательной линии входят: компенсаторы, нагнетательный трубопровод, стояк и задвижки.

Буровые насосы для глубокого бурения должны обладать большой производительностью и развивать высокое давление. Эти требования приобретают особую важность при турбинном бурении, где насосы, помимо промывки скважины, обеспечивают еще и привод забойного двигателя.

В глубоком бурении широкое распространение получили поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия, обеспечивающие заданную производительность независимо от изменения гидравлических сопротивлений. Для изменения производительности насосов используют сменные цилиндровые втулки и поршни различных диаметров. В связи со значительной неравномерностью подачи жидкости и сильными колебаниями давления, характерными для поршневых насосов, в бурении используют воздушные компенсаторы давления, которые устанавливаются на нагнетательной и всасывающей линиях обвязки насосов.

В настоящее время для этой цели применяют пневматические компенсаторы, в которых воздушная или газовая подушка отделяется от жидкости резиновой мембраной, что предотвращает растворение воздуха или газа в жидкости при повышении давления.

На буровой установке монтируют обычно два, а иногда три насоса, объединенные в одну систему с помощью обвязки. Промывочная жидкость от буровых насосов подается по нагнетательному трубопроводу диаметром 140, 146 мм к стояку, вертикально установленному в вышке вблизи устья скважины. Стояк высотой 10–12 м обычно также изготавливается из труб диаметром 140, 168 мм и служит для соединения нагнетательного трубопровода с буровым шлангом. Нагнетательный трубопровод, а также выкидные линии оборудуют задвижками высокого давления. Весьма полезно включение в схему обвязки подпорных центробежных насосов, подающих промывочную жидкость во всасывающую линию буровых насосов. Это повышает коэффициент наполнения камер буровых насосов, увеличивает срок службы деталей гидравлической и основных деталей приводной их части и, как показала практика, позволяет увеличить гидравлическую мощность бурового насоса.

От стояка промывочная жидкость подается в вертлюг с помощью гибкого бурового шланга.

Буровой шланг состоит из внутреннего рукава из нефтестойкой резины, оплетенного несколькими слоями прочной прорезиненной ткани, которые чередуются со стальными лентами, намотанными сплошными перекрывающимися слоями под углом 55°. Шланги имеют встроенные металлические штуцеры для соединения с вертлюгом и стояком. Внутренний диаметр шлангов изменяется от 40 до 100 мм. Шланги рассчитаны на давление 150—300 кгс/см2.

Привод буровых установок. Буровые установки имеют главный привод для лебедки, насоса и ротора, и дополнительный – для привода вспомогательных механизмов. Для главного привода наиболее широко применяют дизельные двигатели на жидком и газообразном топливе. Дизельный привод обладает жесткой характеристикой, поэтому в современных буровых установках стремятся использовать гидродинамические передачи (турботрансформаторы).

Для привода установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения применяют быстроходные транспортные дизели типов В2-300А(1Д-12Б), В2-400А, В2-450 и М-601. Обычно дизель устанавливается на одной раме с трансмиссией турботрансформатора или коробкой передач, образуя силовой агрегат. Трансмиссии оборудуются редуктором, одним или двумя клиноременными шкивами, шинно-пневматическими муфтами, а иногда и реверсивным устройством. С помощью трансмиссий и клиноременных передач несколько силовых агрегатов могут компоноваться в единый групповой привод, суммирующий мощность двух, трех или пяти дизелей.

В практике глубокого бурения широкое распространение получил также электропривод от промышленных сетей переменного тока, отличающийся простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и экономичностью. На некоторых буровых установках применяют также дизель-электрический привод на переменном и постоянном токе. Возможно также оснащение буровой установки газотурбинным приводом, работающим на низкосортном топливе или попутном газе, позволяющим значительно уменьшить вес силовой установки и упростить ее эксплуатацию.

studfiles.net

Бурильное оборудование для скважин

Бурение скважин на воду является довольно сложным технологическим процессом, проводимым с помощью специального оборудования и инструмента. Причем существует несколько способов разрушения породы, наиболее распространенным среди которых является механический. Он подразумевает прямое разрушение породы с помощью бурового инструмента. Немеханический способ обеспечивает бесконтактное разрушение почвы – термическое или взрывное воздействие.

Основные способы механического бурения скважин: — ударное,

— вращательное.

Ударный метод подразумевает давление на породу, вращательный – производится с помощью специального бурового оборудования, которое обеспечивает плотное прилегание к почве и ее разрушение под вращательным воздействием. Инструменты подбираются в зависимости от типа породы (гранит, песок, глина и пр.). Возможно применение комбинированного вращательно-ударного способа, который предполагает использование такого бурильного оборудования как перфораторы и разные виды навесного инструмента.

Наиболее распространенные виды инструмента для создания скважин на воду:

— гидравлический бур. Монтируется на экскаватор-погрузчик, гидравлический экскаватор, манипулятор, погрузчик с бортовым поворотом и используется для создания водозаборов. В комплект входит: гидровращатель, шнек, адаптер для крепления к машине, удлинитель. Гидравлические буры пользуются популярностью, благодаря невысокой стоимости и широкой области применения. С их помощью можно не только бурить скважины и колодцы, но и устанавливать столбы и ограждения, винтовые сваи и пр. При работе с инструментом важно соблюдать вертикальную ось источника и гидробура, это поможет избежать поломки шнека и удлинителя. Для этих целей можно использовать направляющую мачту либо прибегнуть в помощи наблюдателя, который будет с помощью жестов показывать оператору, когда необходимо вернуть вертикаль;

— пневмоударник. радиально-поршневой гидровращатель, виброгаситель и компрессор. Эти инструменты потребуются при бурении скважин на участках, где отмечаются скальные грунты, глина, мерзлота. Это буровое оборудование, предназначенное для бурения скважин на воду, легко монтируется на манипулятор или экскаватор. Если глубина источника превышает 5 метров, дополнительно потребуется направляющая мачта;

— буровая установка. Данное оборудование, предназначенное для бурения водозаборов и может включать в себя дополнительные сооружения. Состав буровых установок (БУ) может изменяться в зависимости от назначения скважины, условий и способа создания водозабора. На стоимость бурилки для скважин основное влияние оказываются такие характеристики:

  • грузоподъемность и предельная глубина бурения;
  • крутящий момент;
  • назначение оборудования;
  • вид привода.

Разновидности буровых установок

  • компактная (малая, портативная, переносная) буровая установка используется для создания скважин на песок, в различных экологических исследованиях, в поиске полезных ископаемых. Она мобильна, проста в использовании, прекрасно подходит для устройства неглубоких водозаборов для водоснабжения домов и дач;
  • крупногабаритная буровая установка предназначена для создания артезианских водозаборов, добычи нефти и пр. Работы осуществляются с помощью бурового насоса, в котором есть буровой раствор, кислота или песок.

Конструкция бурильной установки для скважин:

— буровой насос. Устройство нагнетает раствор, с помощью которого проводится очищение забоя от выработанных пород. Работу насоса обеспечивает гидравлический двигатель; — вертлюг. Отвечает за движение бурильных инструментов и поддержку буровых труб; — лебедка – главная составляющая спускоподъемного комплекса, которая отвечает за выполнение технологических операций. С помощью лебедки бурильному оборудованию передается ускорение, производится подъем и спуск буровых и обсадных труб для скважин, вращается ротор и пр.; — талевая система. Необходима для преобразования вращения, которое обеспечивает лебедка, в поступательное вертикальное перемещение крюков с буровыми трубами; — циркулярная система. Это механизмы, которые отвечают за изготовление, хранение и подачу бурового раствора.

Буровые установки, оборудование и инструмент

Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.

Буровая установка — это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят (рис. 4.1):

— оборудование для механизации спускоподъемных операций;

— наземное оборудование, непосредственно используемое прибурении;

— циркуляционная система бурового раствора;

Буровая вышка — это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25. 36 м) после подъема их из скважины и защиты

буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Различают два типа вышек: башенные (рис. 4.2) и мачтовые (рис. 4.3).

Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, козлы 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.

В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 — предохранительный пояс, маршевые лестницы 16, шарнир 17.

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Основные параметры вышки — грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса. Грузоподъемность вышки — это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины. Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300. 500 м используется вышка высотой 16. 18 м, глубину 2000. 3000 м — высотой — 42 м и на глубину 4000. 6500 м — 53 м. Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114. 168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает, на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2×2 м или 2,6×2,6 м, нижнего 8×8 м или 10×10 м.

Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

Оборудование для механизации спускоподъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 4.4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 4.5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка.

Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Иногда применяют крюкоблоки — совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка. На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении — с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях — с помощью штропов и элеватора (рис. 4.6).

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

1)спуска и подъема бурильных и обсадных труб; удержания на весу бурильного инструмента; подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Ключ АКБ-ЗМ (рис. 4.7) устанавливается между лебедкой и ротором 4 на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 5. Блок ключа — основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы.

Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера. Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг (рис. 4.8) — это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4. В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе присоединяется напорный рукав (рис. 4.8) для подачи промывочной жидкости в скважину. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.

Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.

Ротор (рис. 4.9) передает вращательное движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой установлен на подшипнике стол 2 с укрепленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным колесом с одной стороны и конической шестерней — с другой, кожуха 5 с наружной рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.

Силовой привод обеспечивает функционирование всей буровой установки (рис. 4.10) — он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор.

Привод буровой установки может быть дизельным, электрическим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока отличается простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и экономичностью, но применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический привод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но в отличие от дизельного не содержат громоздких коробок перемены передач и сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.

Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть — компрессорами, вырабатывающими сжатый воздух, используемый в качестве источника энергии для автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического клинового захвата и др.

Циркуляционная система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает (рис. 4.11) систему отвода использованного раствора (желоба 2) от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8, шламовый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину. К привышечным сооружениям относятся:

1) помещение для размещения двигателей и передаточных механизмов лебедки;

2) насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей;

3) приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей;

4) запасные резервуары для хранения бурового раствора;

5) трансформаторная площадка для установки трансформатора;

6) площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;

7) стеллажи для размещения труб.

Буровое оборудование и инструмент

В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом.

Турбобур (рис. 4.12) — это многоступенчатая турбина (число ступеней до 350), каждая ступень которой состоит из статора, жестко соединенного с корпусом турбобура, и ротора, укрепленного на валу турбобура. Поток жидкости, стекая с лопаток статора, натекает на лопатки ротора, отдавая часть своей энергии на создание вращательного момента, снова натекает на лопатки статора и т.д. Хотя каждая ступень турбобура развивает относительно небольшой момент, благодаря их большому количеству, суммарная мощность на валу турбобура оказывается достаточной, чтобы бурить самую твердую породу.

При турбинном бурении в качестве рабочей используется промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по бурильной колонне к турбобуру. С валом турбобура жестко соединено долото. Оно вращается независимо от бурильной колонны.

При бурении с помощью электробура питание электродвигателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб. В этом случае вместе с долотом вращается лишь вал электродвигателя, а его корпус и бурильная колонна остаются неподвижными.

Основными элементами винтового двигателя (рис. 4.13) являются статор и ротор. Статор изготовлен нанесением специальной резины на внутреннюю поверхность стального корпуса. Внутренняя поверхность статора имеет вид многозаходной винтовой поверхности. А ротор изготовляют из стали в виде многозаходного винта. Количество винтовых линий на одну меньше, чем у статора.

Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом. Благодаря этому, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей — шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, а самое главное — именно в них давление жидкости создает вращающий момент, передаваемый долоту.

Инструмент, используемый при бурении, подразделяется на основной (долота) и вспомогательный (бурильные трубы, бурильные замки, центраторы).

Как уже отмечалось, долота бывают лопастные, шарошечные, алмазные и твердосплавные.

Лопастные долота (рис. 4.14) выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные и многолопастные. Под действием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента — скалывают ее. В корпусе долота имеются отверстия, через которые жидкость из бурильной колонны направляется к забою сква­жины со скоростью не менее 80 м/с. Лопастные долота применяются при бурении в мягких высокопластичных горных породах с ограниченными окружными скоростями (обычно при роторном бурении).

Шарошечные долота (рис. 4.15) выпускаются с одной, двумя, тремя, четырьмя и даже с шестью шарошками. Однако наибольшее распространение получили трехшарошечные долота. При вращении долота шарошки, перекатываясь по забою, совершают сложное вращательное движение со скольжением. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее. Шарошечные долота успешно применяются при вращательном бурении пород самых разнообразных физико-механических свойств. Изготавливают их из высококачественных сталей с последующей химико-термической обработкой наиболее ответственных и быстроизнашивающихся деталей, а сами зубки изготавливаются из твердого сплава.

Алмазные долота (рис. 4.16) состоят из стального корпуса и алмазонесущей головки, выполненной из порошкообразной твердо сплавной шихты. Центральная часть долота представляет собой вогнутую поверхность в форме конуса с каналами для промывочной жидкости, а периферийная зона — шаровую поверхность, переходящую на боковых сторонах в цилиндрическую.

Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород, как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы. Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород. Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения и высокая износостойкость алмазов повышают их срок службы до 200. 250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спускоподъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15. 20 шарошечными долотами. Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.

Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового и т.п.

Бурильные трубы отличаются повышенной толщиной стенки и, как правило, имеют коническую резьбу с обеих сторон. Трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков (рис. 4.17). Для обеспечения прочности резьбовых соединений концы труб делают утолщенными. По способу изготовления трубы могут быть цельными (рис. 4.18) и с приварными соединительными концами (рис. 4.19). У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь или наружу.

При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89,102, 114, 127 и 140 мм. Толщина стенки труб составляет от 7 до 11 мм, а их длина 6, 8 и 11,5м.

Оборудование и технология бурения нефтяных и газовых скажин

Для выемки полезных ископаемых из недр Земли применяются различные методы разработки. Они зависят от условий залегания и технологических особенностей добычи. Бурение нефтяных скважин позволяет извлекать ценный ресурс с огромной глубины, причем практически без потерь.

Такой способ является единственным эффективным на сегодняшний день, поэтому используется во всем мире. Из нефти делаются очень многие вещи, главной из которых можно назвать топливо. Без него все двигатели соответствующего типа в один миг станут просто наборами железяк, так как быстро найти альтернативное горючее не получится.

Так что важность добычи нефти в современном мире нельзя недооценивать. Для многих стран это сырье является главным источником наполнения государственного бюджета, и напрямую влияют на экономическую безопасность.

Процедура бурения скважин для добычи нефти и газа

В наши дни бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется при помощи высокоточных машин, которые позволяют со стопроцентной достоверностью разведывать перспективные месторождения, которые целесообразно будет разрабатывать в промышленном масштабе.

Важную роль в этом процессе играет геологическое исследование местности, которое проводится как раз с целью выявления большого скопления полезного ископаемого в одном месте. Полный же технологический процесс выглядит так:

  • • Бурение исследовательской скважины небольшого диаметра, которая нужна для взятия проб шлама с разных глубин. Исследование горных пород позволит определить вероятность залегания в данном месте нефти или другого сырья.
  • • Если исследования увенчались успехом, тогда можно приступать к непосредственному процессу добычи. Для начала монтируют буровую платформу, которая будет служить опорой всему добывающему механизму.
  • • Когда «фундамент» будет готов, на него сверху монтируют буровую вышку и проводят тестовые испытания, чтобы убедиться в правильности своих действий.
  • • В конце объект сдают в эксплуатацию и постепенно начинают выводить на проектную мощность, чтобы за отчетный период можно было добывать запланированное количество нефтепродуктов.

Такая технология бурения нефтяных и газовых скважин является абсолютно стандартной и не проходит ни по какой-либо другой схеме. Поэтому производителям значительно легче готовить рабочие машины, которые будут принимать участие в технологическом процессе. Да и тренировать бригады, занимающиеся бурением, не составит труда, так как принцип осуществляемых действий всегда будет стандартным. Поэтому лучше бурения ничего еще не придумали для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых.

Оборудование для бурения

Для проникновения в земные недра на большую глубину требуется наличие специальных машин. Они должны обладать большой мощностью, так как нередко приходится сталкиваться с особенно трудными участками горных пород, которые не получится пройти без применения дополнительных усилий. Так что все рабочие инструменты должны обладать большим запасом прочности и долговечностью, так как одна установка рассчитана на несколько сотен производственных циклов. Она является довольно дорогим предметом, так что частые ремонты сделают ее использование нерентабельным.

В целом оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин имеет стандартный вид и различается лишь в нюансах. Конструктивно оно состоит из трех блоков: бурового, который принимает непосредственное участие в создании скважины, силового, который приводит в действие предыдущий блок, и вспомогательного, который служит для обеспечения нормальной работы и следит за безопасностью. Только в тесном взаимодействии этих элементов возможна нормальная работа буровых установок.

Их обслуживание должно осуществляться с определенной периодичностью, которая зависит от условий эксплуатации и типа самой машины. Не стоит пренебрегать заменой расходников, даже если внешне они выглядят вполне нормально. После того, как деталь отслужила свой срок, изготовитель уже ничего не может гарантировать по ее эксплуатации. А обеспечение безопасности на объекте является первоочередной задачей.

Способы бурения технологических скважин для добычи

На текущий момент существует несколько способов бурения нефтяных скважин:

В зависимости от метода воздействия на горные породы:

  • • ударного типа;
  • • вращательного типа:
  1. роторное;
  2. с забойным двигателем:
  • электрический бур;
  • турбинный бур.
  • • использование гидравлики;
  • • использование высоких температур;
  • • использование взрывной волны;
  • • электрофизическое воздействие.

По характеру разрушения горных пород на забое :

По типу используемого долота:

  • • режуще-скалывающего действия (лопастное долото);
  • • дробяще-скалывающего действия (шарошечное долото);
  • • режуще-истирающего действия:
  • • алмазное долото;
  • • твердосплавное долото.

Такое многообразие способов не должно вводить в заблуждение. В подавляющем большинстве случаев используется исключительно вращательная разработка месторождений, а все остальные типы являются лишь прикладными и применяются на практике крайне редко.

Чтобы лучше осознать суть процесса, стоит посмотреть бурение нефтяных скважин на видео. Это позволит увидеть всю операцию под микроскопом, чтобы больше не оставалось непонятных моментов. Отыскать подобный ролик в интернете не составит труда. Достаточно лишь зайти на любой специализированный ресурс.

Ссылка на promplace.ru обязательна

Источники: http://aquagroup.ru/articles/burovoe-oborudovanie-dlya-skvazhin-na-vodu.html, http://studopedia.ru/13_16124_burovie-ustanovki-oborudovanie-i-instrument.html, http://promplace.ru/burovoe-oborudovanie-dlya-dobychi-nefti-i-gaza/burenie-neftyanyh-skvazhin-2089.htm

rusbyr.ru


Смотрите также