Что такое буровая установка доклад

Обновлено: 01.05.2024

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.

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 x 2 м или 2,6 x 2,6 м, нижнего 8 x 8 м или 10 x 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.

Рис. 4.17 Бурильный замок: а - замковый ниппель; б - замковая муфта.

Рис. 4.18 Бурильные трубы с приварными соединительными концами

Рис. 4.19 Бурильные трубы с высаженными концами:

а - высадка внутрь; б - высадка наружу

Наряду с обычными используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Их назначением является создание нагрузки на долото и повышение устойчивости нижней части бурильной колонны.

Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим - к обычной бурильной трубе круглого сечения.

Длина граней ведущей трубы определяет возможный интервал проходки скважины без наращивания инструмента. При малой длине ведущей трубы увеличивается число наращиваний и затраты времени на проводку скважины, а при большой - затрудняется их транспортировка.

Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля (рис. 4.17 а) и замковой муфты (рис. 4.17 б).

Непрерывная многозвенная система инструментов и оборудования, расположенная ниже вертлюга (ведущая труба, бурильные трубы с замками, забойный двигатель и долото) называется бурильной колонной. Ее вспомогательными элементами являются переводники различного назначения, протекторы, центраторы, стабилизаторы, калибраторы, наддолотные амортизаторы.

Переводники служат для соединения в бурильной колонне элементов с резьбой различного профиля, с одноименными резьбовыми концами (резьба ниппельная-ниппельная, резьба муфтовая-муфтовая), для присоединения забойного двигателя и т.п. По назначению переводники подразделяются на переходные, муфтовые и ниппельные.

Протекторы предназначены для предохранения бурильных труб и соединительных замков от поверхностного износа, а обсадной колонны - от протирания при перемещении в ней бурильных труб. Обычно применяют протекторы с плотной посадкой, представляющие собой резиновое кольцо, надетое на бурильную колонну над замком. Наружный диаметр протектора превышает диаметр замка.

Центраторы применяют для предупреждения искривления ствола при бурении скважины. Боковые элементы центратора касаются стенок скважины, обеспечивая соосность бурильной колонны с ней. Располагаются центраторы в колонне бурильных труб в местах предполагаемого изгиба. Наличие центраторов позволяет применять более высокие осевые нагрузки на долото.

Стабилизаторы - это опорно-центрирующие элементы для сохранения жесткой соосности бурильной колонны в стволе скважины на протяжении некоторых, наиболее ответственных участков. От центраторов они отличаются большей длиной.

Калибратор - разновидность породоразрушающего инструмента для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ее ствола в случае износа долота. В бурильной колонне калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота.

Наддолотный амортизатор (забойный демпфер) устанавливают в бурильной колонне между долотом и утяжеленными бурильными трубами для гашения высокочастотных колебаний, возникающих при работе долота на забое скважины. Снижение вибрационных нагрузок приводит к увеличению ресурса бурильной колонны и долота. Различают демпфирующие устройства двух типов: амортизаторы-демпферы механического действия, включающие упругие элементы (стальные пружины, резиновые кольца и шары) и виброгасители-демпферы гидравлического или гидромеханического действия.

Буровая установка –один из видов нефтегазового оборудования.

Буровые установки для разработки и разведки нефтяных и газовых месторождений в общем виде включают в себя:

Спускоподъемное оборудование (кронблок, лебедка, крюкоблок);
Циркуляционное оборудование (буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды);
Буровые сооружения (буровые вышки, мостики, основания вышки, стеллажи);
Противовыбросное оборудование;
Оборудование для приготовления буровых растворов (шламовые насосы, гидроворонки, гидромешалки);
Силовое оборудования для привода лебедки, буровых насосов, ротора (дизельные двигатели, электрические двигатели).

Все буровые установки комплектуются приводом главных механизмов (дизельный с механической трансмиссией или электрический с цифровой системой плавного регулирования)

В некоторых случаях возможна комплектация независимым приводом ротора

Кинетическая основа буровой установки - подъемный механизм
Подъемный механизм запускается при возникновении динамической нагрузки.
Динамические нагрузки возникают при спускоподъемных операциях вследствие действия ускорения или замедления, а также упругих колебаний, создаваемых во время переходных процессов.

В качестве источников динамических нагрузок выступают толчки и удары, возникающие при подхвате колонны труб и переходах талевого каната на последующий слой навивки.

Динамической нагрузке также могут способствовать зазоры и монтажные смещения в сочленениях узлов и деталей подъемного механизма и его привода.

Применение буровых установок

Буровые установки применяются:

Для бурения неглубоких скважин (до 25м) и скважин небольшого диаметра(76-219 мм) при сейсморазведке.
Для бурения скважин средней глубины (до 600м) - структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые
Для бурения глубоких скважин (до 6000м). Добыча нефти и газа, а так же для разведки новых нефтяных и газовых месторождений.
Сверхглубокое бурение скважин (до 15000м) для добычи нефти и газа и разработки новых месторождений.
Бурение скважин на воду.
Капитальный ремонт нефтегазовых скважин.
Испытания скважин на нефть и газ.

По функциональному назначению буровые установки делятся на:

установки для инженерно-геологических изысканий
установки для добычи воды, работ по водопонижению и геотермальному теплоснабжению, для различных гидрогеологических работ
установки для строительных работ (бурение под свайные и микросвайные основания, для установки анкеров)
установки для геологоразведочных работ
установки для сейсморазведочных работ
установки для сооружения опор ЛЭП

Конструкция буровых установок

Исполнительные органы (главные) - лебедка, ротор, вышка, талевая система, вертлюг, буровой насос, циркуляционная система.

Энергетические органы - дизельные двигатели, электродвигатели, приводы, силовая гидросистема, пневмо-гидросистема

Вспомогательные органы -механизмы передвижения, вспомогательная лебедка, металлоконструкции, системы освещения, системы водоснабжения, системы отопления, системы вентиляции и др.

Органы информации - контроль параметров бурения

Органы управления

Буровая вышка

Буровая вышка - это ключевой узел в оборудовании буровых установок. Выполняет следующие функции:

Поддержание бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.
Спуско-подъемные опреации с обсадными и бурильными трубами

3. Размещение талевой системы и средств механизации спускоподъёмных операций, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода и вспомогательного оборудования.

Классификация буровых вышек

По назначению - для капитального ремонта скважин и соответствующих агрегатов, для морских буровых установок, для передвижных буровых установок, для стационарных буровых установок.

По конструкции - мачтовые, башенные.

Буровые лафеты

Буровые лафеты - навесное буровое оборудование. Составляющая буровых установок. Лафеты устанавливают на экскаваторы и гидравлические экскаваторы. Общая масса - от 10 тонн. Буровой лафет обычно состоит из ходового механизма с гусеничным двигателем встроенного гидравлического механизма для тяги (подачи вперед) и бурового функционирования.

Навесные буровые лафеты применяют при работах по частичному упрочнению грунтов, бурении пневмоударником, или при отборе керна, а так же для бурения скважин под сваи, для сооружения скважин на воду и для анкерного бурения.

Роторы

Роторы предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважин.

Лебедки - основной механизм спускоподъемного комплекса буровой установки. Предназначены для выполнения следующих операций:

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НЕФТЕКУМСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Краткие сведения из истории развития техники и технологии буровых работ

Технико-технологический раздел.

Буровые установки глубокого бурения

Оборудование и инструмент для бурения скважин

Насосно-циркуляционная система буровой установки

Силовые приводы буровых установок

Расчет внутренней трубы вертлюга на прочность

Расчет упорного подшипника вертлюга на прочность

Определение коэффициента производительности бурового насоса

Основные принципы расположения наземных сооружений и оборудования

Организационный раздел.

Обслуживание буровых насосов

5.1 Организационная структура БПО (база производственного обслуживания) (предприятия по ремонту бурового оборудования)

5.2 Планирование ремонта бурового оборудования

5.3 Расчёт продолжительности, трудоёмкости стоимости…. вертлюга, или ротора, или бурового насоса

5.4 Технико-экономические показатели работы БПО

Охрана труда и техника безопасности при бурении скважин.

Противопожарные мероприятия

Охрана недр и окружающей среды

Безопасность жизнедеятельности.

Презентация

1.1 Краткие сведения из истории развития техники и технологии буровых работ

Начало добычи нефти в нашей стране уходит в далекое прошлое. Но рождением нефтяной промышленности считают 1861 год, когда Грозном на старых промыслах была пробурена первая скважина, а позже в 1864 г, скважин на Кубани. 20 июня 1918г. нефтяная промышленность в России была национализирована.

В 1944г, правительство поручило УЗТМ - Уральскому заводу тяжелого машиностроения г. Свердловск, выпуск комплектных БУ, для бурения скважин на глубину от 3000м, и выше. Соответственно в1947-48г., выпускаются уникальные установки БУ-ЗД, Бу-4Э, Бу-5Д, Бу-бЭ, предназначенные для бурения на 3000-4000м.

Позже УЗ ТМ выпускают комплектные установки, для бурения скважин глубиной на 4, 5; 6, 7; 8,10 и 15 тысяч м, с дизель-гидравлическим проводом и дизель- электрическим проводом, а так же БУ для кустового бурения, для работы на севере. В 1980г УЗТМ выпускает БУ -125 А- уникальную установку, где все технологические процессы автоматизированы, а управление дистанционно с пульта дисплея. Все буровые выпускаемые УЗТМ, за исключением БУ ЗД, 43, снабжены комплектом АСП автомат спуска подъема. В 1985г. УЗТМ каждые сутки выпускало одну комплектную БУ, следовательно в год 365-3 70 комплексных БУ и это в плане завода составляло всего 10%. В 1950г. Волгоградский завод Баррикады, а позлее В ЗБТ- Волгоградский завод буровой техники, приступил к выпуску установок для мелкого бурения, глубиной ОТ 1600 до 2500м, с электроприводом постоянного тока, с дизельным приводом и для кустового бурения БУ 2500 Бр ЗУ (ДУ) (ЭУК), снабжены комплексом АСПЗ. В 1974г. на Кольском полуострове закладывается уникальная СГ- сверхглубокая скважина, проектной глубиной 15000м., по последним данным забой составляет более 13000 м.

В 1978г закладывается вторая СГ- Саатлинская в Азербайджане, в настоящее время забой около 12000м. В 90-х годах закладывается в центральной России еще три таких СГ.

Без преувеличения можно сказать, что углеводороды, углеводородное сырье является становым хребтом современной цивилизации на Земле. Под знаком Большой Нефти прошло XX столетие. Природные У В вступили в третье тысячелетие как основные энергоносители и источники химического сырья. Будущее, - во всяком случае, близкое, - почти безраздельно принадлежит им.

Таким образом, нефть и газ останутся и в реально обозримом будущем главными энергоносителями, если даже не учитывать их роли как сырья для химического синтеза.

Различают возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. К возобновляемым относятся Солнце, ветер, геотермальные источники, приливы и отливы, реки. Невозобновляемыми источниками энергии являются уголь, нефть и газ.

Специалисты видят выход в создании космических солнечных электростанций (КЭС). Дело в том, что в космосе нет восходов и закатов Солнца, нет облаков, препятствующих прохождению лучей.

В реально обозримой перспективе не предвидится альтернатива нефти и газу как природным источникам углеводородов, служащих энергоносителей сырьем для органического синтеза.

Технико-технологический раздел

Буровые установки глубокого бурения

Скважину бурят при помощи буровой установки, представляющей собой сложный комплекс машин, механизмов, аппаратуры, металлоконструкций, средств контроля и управления, расположенных на поверхности.

В комплект буровой установки входят:

вышка для подвешивания талевой системы и размещения бурильных труб,

оборудование для спуска и подъема инструмента,

оборудование для подачи и вращения инструмента,

насосы для прокачивания промывочной жидкости,

механизмы для приготовления и очистки промывочной жидкости,

механизмы для автоматизации и механизации спускоподъемных операций (СПО),

контрольно-из мерительные приборы и вспомогательные устройства.

В комплект буровой установки входят также металлические основания, на которых монтируется и перевозится оборудование.

Буровую установку для бурения конкретной скважины или группы скважин выбирают по допускаемой нагрузке на крюке, которую не должна превышать масса (в воздухе) наиболее тяжелой обсадной колонны.

Использование установок более высокого класса, чем это требуется по конструкции скважины, нерационально, так как, не давая существенного повышения скорости бурения, это приводит к увеличению стоимости работ. При выборе типоразмера и модели установки данного класса следует учитывать конкретные геологические, климатические, энергетические, дорожно-транспортные и другие условия бурения. В соответствии с этим выбирается тип привода (дизельный, электрический и т.д.), а также схема монтажа и транспортировки буровой установки. Каждая буровая установка характеризуется схемами транспортирования, монтажа и монтажно-транспортной базой. Установки для бурения скважин на нефть и газ подразделяются на самоходные и несамоходные. В странах СНГ бурение на нефть и газ осуществляется в основном несамоходными буровыми установками.

Для несамоходных буровых установок характерны следующие три метода монтажа и транспортировки:

Установки на глубокое бурение применяются для различных научных, поисковых, добывочных и строительных работ, где требуется устройство масштабных по размерам ям и скважин: При разведывательном и установочном сверлении нефтяных и газовых скважин на суше используется буровое оборудование с возможностью углубления в толщу земли на глубину до 1000-10000 метров.

Рисунок 1 – Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения

Такие установки могут быть как самоходными, так и несамоходными, использующими разные виды бурения: Вертикального направления столба получаемых отверстий, С наклонным расположением скважины, Кустовое бурение групп разведочных отверстий, Буровые работы многозабойного типа. Буровые установки для бурения скважин под водой, в морских глубинах, где работы осложняются отдалением устья скважины от основания буровой установки посредством толщи воды. Здесь используется несколько разных типов агрегатов с возможностью подводного бурения: Стационарные установки с наличием морской платформы, Стационарные установки с наличием гравитационной платформы, Самоподъемные бурильни, Полупогружные аппараты, Специализированные буровые суда. Для глубокого бурения взрывных скважин на разработках полезных ископаемых используются мощные перфораторы либо установки колонкового типа, а в труднодоступных местах кроме колонков применяются телескопные перфораторы. Эти агрегаты чаще всего устанавливают на самоходных шасси. Особенности конструкции Комплектация буровой установки, предназначенной для глубокого бурения, включает следующие элементы: Буровую вышку, оснащенную закреплением всего рабочего инструмента в талевой системе, механизмами подачи и подъема, буровыми трубами. Силовой блок с двигателем и приводом к подвижным органам установки. Оборудование подачи рабочего инструмента. Вращатели буровой системы. Лебедочную систему для обеспечения подъема и спуска бурильного оборудования. Насосы для прокачки и аппараты для подготовительных и очищающих работ с промывочной жидкостью. Сам рабочий буровой инструмент, для глубоких скважин чаще всего роторного типа. Металлические основания (базовые площадки) для установки всего оборудования и его блоков, а также удобной транспортировки. Блок управления с настроечными и контрольно-измерительными приборами.

Наиболее мощные буровые для глубокого погружения оснащаются транспортными дизельными двигателями. Обычно это быстроходные дизели типа В2 с индексами 300А, 400А, 450, либо М-601. В процессе монтажа на объекте обязательно выполняется настройка основных рабочих узлов: Установка ротора на глубокое бурение происходит на основании стационарной буровой либо на концах рамы задней консоли транспортного шасси для агрегатов самоходного типа. Привод к ротору может использоваться как общий, так и отдельный, не связанный с движением лебедки, что делается для возможности раздельного управления и исключения аварийных ситуаций. Подача насосов регулируется заранее в допустимых пределах для эффективной промывки конкретной скважины. Подобные установки имеют возможность регуляции насоса через коробку передач посредством изменения числа ходов. Классификации Бурение на большую глубину может проводиться в различных целях, для каждой из которых предусматривается специальный аппарат с возможностями погружения на соответствующую глубину, разным типом бурения, особенностями конструкции и комплектации: Д, ДГ, Э - при оснащении разными источниками энергии (дизельным, дизельно-гидравлическим, электро). В отношении общей конструкции – агрегатные, крупноблочные и мелкоблочные. Для устройства скважин по разнотипной технологии. Установки ДГУ и ЭУ Дизельно-гидравлические (ДГУ) и электрические (ЭУ) установки предназначаются для постройки глубоких скважин при добыче нефти и газа. Для них возможны: Бурение скважин глубиной до 2500 и даже 8000 метров. Механизация, автоматизация и полный контроль всех особо трудоемких процессов технологий бурения. Возможность получать питание от собственной станции либо от промышленной сети с наличием собственных трансформаторов. Универсальность конструкции для возможности транспортировки как в полной сборке, так и отдельными блоками. Важно! Преимуществами установок ДГУ и ЭУ являются возможность бурения кустовым методом и повышенная степень механизации всех рабочих процессов.

Буровые типа К – это аппараты, используемые для бурения кустовых скважин, то есть для создания отверстий, устья которых расположены близко друг от друга (в пределах одной стройплощадки). Используются на территориях акваторий, поселений, а также в определенных климатических и погодных условиях.

Рисунок 2 - Буровая установка для бурения кустовых скважин

Буровые установки глубокого бурения К Устройства для кустового бурения имеют следующие особенности: Применяются для бурения до глубины 5000 метров, Имеют специальные устройства для передвижения в пределах стройплощадок (напр., по направляющим в виде рельс), Оснащаются превенторами для герметизации устья нефтяных и газовых скважин во избежание выброса содержимого, Могут укомплектовываться несколькими типами вышек, Содержат комбинированную систему для обогрева помещений местонахождения. Могут выполняться в виде модулей для удобства доставки на объект. Внимание! Монтаж кустовых установок занимает значительный промежуток времени (до 15-ти суток), поэтому они используются только при больших объемах работ на одном объекте и с учетом особенностей рельефа местности (минимальных строительных затратах на строительство). Установки БМ Буровые установки имеют такую важную характеристику, как метод транспортировки и монтажа на объекте. В этом отношении все они делятся на три типа: Агрегатные являются цельными системами и при необходимости перевозки либо транспортируются тяжелогрузами, либо разбираются на отдельные детали и заново монтируются на новом объекте. Крупноблочные состоят из 2-х – 3-х крупных блоков, установленных и транспортируемых на отдельных платформах. Мелкоблочные изготавливаются из 15-ти – 20-ти блоков для удобства транспортировки на универсальном транспорте.

Блочно-модульные буровые установки глубокого бурения Крупно-и мелкоблочные установки, состоящие из модулей на отдельных платформах, еще называются блочно-модульными (БМ). У каждого вида буровых БМ есть свои преимущества: мелко-модульные проще перевозятся и используются даже в труднодоступных районах, а крупно-модульные экономят трудовые и временные ресурсы на монтажные работы.

Рисунок 3 - Блочно-модульная буровая установка глубокого бурения

Оборудование и инструмент для бурения скважин

При бурении вращательным способом, как и сверлении отверстия в любом материале, необходимо, чтобы разрушающему инструменту (долоту, коронке, сверлу и т.п.) передавалось, во-первых, вращательное движение, во-вторых, нагрузка, обеспечивающая достаточный нажим на разрушаемый материал, а также были созданы условия для удаления разрушенных частиц вещества (породы). Исходя из этого применяют оборудование для бурения скважин, состоящее из ротора, вертлюга с буровым шлангом, буровых насосов и силового привода. В случае если долота приводятся во вращение не с поверхности земли, а непосредственно на забое, кроме перечисленного оборудования используют гидравлические забойные двигатели или электробуры.

Роторы применяют для передачи вращения колонне бурильных труб в процессе бурения, поддержания ее на весу при спускоподъемных операциях и вспомогательных работах. Ротор - это редуктор, передающий вращение вертикально подвешенной колонне бурильных труб от горизонтального вала трансмиссии (табл. 7).

Буровая установка, комплекс оборудования для бурения скважин. По способу бурения буровая установка подразделяют на вращательные (наиболее распространённые), ударные, вибрационные, огнеструйные и др. буровая установка включает: буровой станок, буровую вышку (мачту), силовой привод, оборудование для механизации спускоподъемных операций. При вращательном бурении буровая установка оснащаются насосами, оборудованием для приготовления, очистки и регенерации промывочных растворов и др.

Различают буровая установка стационарные для бурения нефтяных, газовых и глубоких геологоразведочных скважин; передвижные, которые используются преимущественно при геологоразведочных работах, для бурения артезианских скважин, в строительных работах; самоходные, оборудование которых монтируется на гусеничном или колёсном ходу, автомашине, тракторе, катере и т.п., для бурения главным образом взрывных скважин; переносные для поискового бурения в труднодоступных районах.

В горном деле буровая установка называют буровыми станками и различают по типу привода (электрические, дизельные, гидравлические) и мощности (лёгкие, средние и тяжёлые). буровая установка характеризуются: глубиной и диаметрами буримых скважин, грузоподъёмностью, мощностью двигателей и др. буровая установка оснащается контрольно-измерительной аппаратурой, обеспечивающей непрерывный контроль за режимом бурения (осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент и частота его вращения, скорость бурения, количество и давление промывочного агента, подаваемого в скважину). Разработаны системы автоматического регулирования режима работы буровая установка

Выпускаемые промышленностью СССР мощные буровая установка могут быть использованы для бурения скважин глубиной до 8 км. Создаются новые буровая установка для бурения сверхглубоких скважин (10-15 км). См. Бурение.

Куличихин Н. И., Воздвиженский Б. И., Разведочное бурение, М., 1966

Вадецкий Ю. В., Бурение нефтяных и газовых скважин, 2 изд., М., 1967

Даниелян А. А., Основные направления проектирования оборудования для бурения глубоких скважин, М., 1967

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Ханмурзин Н. П., Бурение на верхнюю мантию, М., 1967.

Смотрите также: Доклад по теме "Основные источники эффективности разработки и внедрения систем автоматизированного управления процессом бурения"

Для успешного бурения скважин необходимо соответствующее оборудование. Если речь идет о небольшой глубине, то будет вполне достаточно легкого ручного бура. Но когда требуется скважина глубиной более нескольких десятков метров, то без гидрофицированной буровой установки не обойтись.

Что представляет из себя буровая установка?

Буровая установка представляет сложное техническое устройство, цель использования которого — сооружение скважин различного назначения. Большая часть установок монтируется на транспортную базу, которая позволяет перемещать их с одного объекта на другой. Стационарные агрегаты используются лишь в том случае, если глубина скважины — более 1000 м. Как правило, такая необходимость связана с разработкой месторождений полезных ископаемых.

Если говорить о мобильных моделях, то они применяются для менее масштабных работ, например при бурении скважин водоснабжения, вентиляционных шахт для подземных объектов, а также при строительстве — для исследования характеристик почвы и для заложения свайного фундамента.

Конструкция буровой установки и инструмент

Несмотря на то, что разные модели могут серьезно отличаться друг от друга, как по предназначению, так и по конструкции, однако некоторые общие для всех элементы все же существуют.

Силовой агрегат — некоторые установки могут работать и от мускульной силы человека, но для серьезных задач этого явно недостаточно. Поэтому обычно в конструкцию входит двигатель, который может быть дизельным, бензиновым или электрическим.
Буровой инструмент, который непосредственно воздействует на породу. В эту категорию входят шнеки, долота, коронки, забивные стаканы. Применение того или иного типа инструмента зависит от выбранной технологии бурения, а также свойств породы (в первую очередь — твердости).
Буровые штанги (трубы), с помощью которых буровой инструмент опускается в скважину.
Обсадные трубы с помощью которых удерживаются стенки скважины.

Кроме того, присутствует дополнительное оборудование — лебедки, насосы, компрессоры для подачи очистного агента, оборудование для работы с бурильными и обсадными трубами. Наиболее мощные буровые установки комплектуются телескопическими или сборными вышками.

Применение буровых установок

Даже с учетом того, что общее предназначение установок — бурение скважин, разные модели имеют существенные различия. Это связано с тем, что для решения разных задач применяются разные технологии. Поэтому и выбор самой буровой установки и дополнительного оборудования зависит и от того, для чего нужна скважина в конкретном случае.

Для инженерных изысканий, сейсморазведки и геологоразведки могут применяться малогабаритные буровые установки (ББУ 001-001, МБУ-300, УГБ-996 и другие). Поскольку для исследований необходимо отбирать пробы грунта, то используется технология колонкового бурения. Альтернативным вариантом может стать проведение динамического или статического зондирования; в этом случае обязательно потребуется дополнительное оборудование.

При бурении скважин водоснабжения используются более тяжелые и мощные буровые установки — УРБ-25, УРБ-210, УРБ-40. Однако, если водоносный горизонт залегает на глубине до 50 метров, то можно использовать и мобильную модель МБУ. Бурение глубоких скважин на воду невозможно без использования обсадных труб, которые предотвращают обсыпание грунта и загрязнение воды.

Бурильно-крановые машины (БКМ-350, БКМ-360, БКМ-370, БКМ-550) используются при прокладывании линий электропередач и связи. Их главное отличие — наличие кранового оборудования грузоподъемностью 2000 кгс. Крановое оборудование позволяет устанавливать опору ЛЭП в скважину.

Читайте также: