ГлаваIx буровые установки § 1. Классификация буровых установок

Так как нефтяные и газовые скважины бурят в самых различных геологических и климатических условиях глубиной от нескольких сот до нескольких тысяч метров, существует несколько типов буровых установок.

Основной параметр буровой установки — глубина бурения, определяющая конструкцию скважины и характеристику бурового и энергетического оборудования.

Номинальная нагрузка на крюк буровой установки зависит от конструкции скважины, которая определяет нагрузки, возникающие при спуске и подъеме бурильной и обсадной колонн. Так как вес бурильной колонны, как правило, больше веса обсадной колонны, спускаемой после завершения бурения определенного интервала, номинальная нагрузка на крюк буровой установки должна соответствовать весу бурильной колонны. Однако не исключены случаи, когда вес обсадной колонны может превысить вес бурильной колонны и когда, в связи с затяжками и прихватами последней, допустимая нагрузка на. крюк, буровой установки должка быть больше веса бурильной колонны.

Поэтому буровые установки характеризуются максимально допустимой нагрузкой на крюк при определенных диаметрах скважины и бурильных труб, и массе последних. Перечисленные параметры буровой установки определяют потребную мощность для привода лебедки и буровых насосов.

Для разведочного и эксплуатационного глубокого бурения предусмотрен выпуск буровых установок, позволяющих при массе 1 м бурильной колонны 30 кг бурить скважины глубиной до 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 6500, 8000 и 10000 м. Максимальная допустимая нагрузка на крюк перечисленных буровых установок соответственно равна 1,2; 1,4; 1,7; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0 МН.

§ 2. Краткая характеристика буровых установок

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

На рис. 74 показан общий вид буровой установки, широко применяемой при бурении разведочных и эксплуатационных скважин глубиной до 2500 м. Эта установка состоит из следующих основных узлов: ротора 12, лебедки 6 с талевой системой, насосов 9 и вышки /. В качестве привода 'лебедки и насосов применены двигатели внутреннего сгорания. В комплект буровой установки входит циркуляционная система, состоящая из сдвоенного вибрационного сита, желобов, приемных емкостей 10 для промывочной жидкости, нагнетательных трубопроводов со стояком.

Для спуска и подъема бурильной колонны, спуска обсадной колонны, подачи долота и ряда вспомогательных работ ,при свинчивании и развинчивании бурильных и обсадных труб служит полиспастная система, состоящая из лебедки 6, кронблока 2, талевого блока 3, крюка 4 и талевого каната.

Размещение подъемного механизма и установка свечей бурильной колонны осуществляется в вышке 1 А-образной конструкции.

Для вращения бурильной колонны (роторное бурение), периодического проворачивания бурильной колонны (турбинное бурение и бурение с электробуром), подвески бурильной колонны во время спуско-подъемных работ и подвески обсадной колонны при спуске ее в скважину служит ротор 12. Промывка скважины осуществляется двумя буровыми насосами 9. Привод лебедки, ротора и насосов в установке осуществляется от двух спаренных дизелей 7.

Мощность двух двигателей вполне достаточна для привода двух насосов и ротора, работающих во время бурения скважины при роторном способе, и для привода лебедки, когда идут спуско-подъемные работы.

Буровая установка представляет собой комплекс механизмов, основная часть которых смонтирована на металлическом основании, позволяющем перевозить установку с одной точки на другую в собранном виде вместе с поднятой вышкой и смонти-

рованным буровым и энергетическим оборудованием. Установка комплектуется металлическим каркасом для обшивки щитами из досок или другого материала или покрытия прорезиненной тканью в целях защиты механизмов и членов буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Рис. 74. Буровая установка: 1 — вышка; 2 — кронблок; 3 — талевый блок; 4 — крюк; 5 — вертлюг; 6 —лебедка; 7 — дизели; 8 — редуктор; 9 — буровой насос; 10 — приемные емкости насосов; 11 — пневмоуправление; 12 — ротор

Выпускаются буровые установки данного класса и в мелкоблочном исполнении, при котором все оборудование смонтировано не на одном, а на двух основных и нескольких дополнительных металлических основаниях. Такое разделение обору-дования на мелкие блоки позволяет перевозить каждый блок в отдельности на новое место транспортом общего назначения или специальными тяжеловозами и даже самолетами и вертолетами. Внедрение блочного транспортирования и монтажа буровых установок значительно ускорило строительно-монтажные работы в бурении. Сооружение буровой сводится в этом случае к установке блоков на фундаменты, центрированию их и обвязке оборудования и коммуникаций. В качестве фундаментов для блоков рассматриваемых буровых установок чаще всего применяют сани, изготовляемые из отработанных бурильных труб, к полозьям которых приваривают толстое листовое железо. После окончания бурения и демонтажа блоков фундаментные сани используются повторно.

Рис. 75. Схема буровой установки на море при крупноблочных основаниях

На крупноблочных основаниях специальной конструкции монтируют и буровые установки в прибрежной полосе моря. На рис. 75 приведен один из вариантов такого основания, состоящего из трех опорных блоков 1, четырех секций-ферм 2, пешеходного моста 3 и блоков 4 для строительства бытовых помещений. Опорные блоки представляют собой пространственные конструкции, состоящие из телескопических опорных стоек с башмаками, связанные фермами, тягами и распорками. Устанавливают их на дно моря при помощи кранового судна. Горизонтальное расположение всех блоков обеспечивается телескопическими опорными стояками.

После установки блоков с помощью специального бурового агрегата в каждую стойку на бурильной колонне спускают долото и в дне моря забуривают скважину. Затем на канате во все стойки спускают патрубки с таким расчетом, чтобы они вошли в скважины. После этого пространства между патрубками и стойками заливают цементным раствором, чем достигается надежная связь блоков с грунтом дна моря.

Образуемые таким путем буровые основания связываются эстакадами, основания под которые сооружаются аналогично описанному методу.

Буровое оборудование размещается на приэстакадных буровых площадках так же, как и на суше, но более компактно. Для укрытия оборудования и защиты работников буровой бригады от дождя, снега, ветра строят помещение, примыкающее к вышке. Для отдыха бригады строится специальное помещение.