1.1. Конструкции глубоких скважин

Машины и оборудование для бурения скважин предназначены для строительства глубоких структурных (для изучения геологических разрезов), поисковых (для предварительного поиска полезных ископаемых), разведочных (для определения запасов и контуров месторождений), эксплуатационных (для добычи нефти, газа, конденсата, воды), нагнетательных (для закачки воды, газа в пласты) скважин, которые отличаются глубиной, назначением, но имеют примерно одинаковую конструкцию. Конструкции скважин состоят из ряда последовательно спускаемых в предварительно пробуренный ствол скважины колонн обсадных колонн, цементного кольца между породами и колоннами. Колонны спускаются в следующей последовательности: направление, кондуктор, технические (промежуточные) - одна или несколько, эксплуатационная колонна. На верхней части кондуктора или промежуточных колонн устанавливаются колонные головки, на которых подвешиваются посредством клиньевых захватов последующие колонны. Колонные головки служат для обвязки колонн между собой и герметизации межтрубных пространств. На колонной головке эксплуатационной колонны устанавливается фонтанная арматура.

1.2. Технологический процесс строительства скважин

Процесс строительства скважин представляет собой ряд последовательных технологических операций:

• подготовка к бурению (подготовка площадки, фундаментов, монтаж буровой установки и вспомогательного оборудования);

• бурение под направление, его спуск и цементирование;

• бурение под кондуктор, его спуск и цементирование;

• установка на нём колонной головки и монтаж противовыбросового оборудования;

• бурение под промежуточные колонны, их спуск и цементирование;

• установка на них колонных головок и противовыбросового оборудования;

• бурение под эксплуатационную колонну, её спуск и цементирование;

• установка на ней колонной головки и фонтанной арматуры.

1.3 Состав бурового комплекса Для выполнения этих технологических операций требуется целый комплекс машин и оборудования в состав которого входят:

• буровая установка, представляющая в свою очередь комплекс машин и оборудования;

• бурильная колонна (бурильные, ведущие, утяжелённые трубы, замки, переводники и т.д.);

• породоразрушающий инструмент (долота, расширители и т.д.);

• обсадные колонны (направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна);

• забойные двигатели (турбобуры, электробуры, винтовые забойные двигатели);

• оборудование устья скважины (колонные головки, переходные катушки, крестовины и т.д.);

• противовыбросовое оборудование;

• оборудование для цементирования скважин (цементировочные головки, цементосмесительные агрегаты, цементировочные агрегаты и т.д.).

1.4. Условия эксплуатации машин и оборудования для бурения скважин

К ним относятся:

1. отдалённость от ремонтных баз, источников энергии;

2. разнообразие климатических условий (средняя полоса, Крайний Север, пустыни, субтропики и т.д.);

3. частое перемещение на новые точки бурения (монтаж, демонтаж, транспортирование);

4. загрязнённость рабочих мест (буровыми растворами, отходами бурения и т.д.);

5. высокая абразивность и коррозионная активность буровых растворов;

6. бесперебойность процесса бурения (нельзя допускать простоев из-за возможности обрушения стенок скважин и связанных с ними осложнений);

7. стеснённость рабочих мест;

8. вероятность нефтегазовых выбросов и пожаров.

1.3 Требования предъявляемые к машинам и оборудованию для бурения скважин:

1. технические – соответствие мировым стандартам и требованиям современной технологии бурения, высокий к.п.д., достаточная прочность, надёжность и долговечность;

2. технологические – оптимальные материальные и трудовые затраты на изготовление (простота конструкции, рациональный выбор материалов, унификация и стандартизация узлов и деталей и т.д.);

3. эксплуатационные – доступность и удобство технического обслуживания и ремонтов, высокая ремонтопригодность машин и оборудования;

4. экономические – минимальные производственные и эксплуатационные расходы (снижение материалоёмкости, времени спускоподъёмных, вспомогательных и ремонтных работ и т.д.);

5. социальные – безопасность работы, лёгкость управления и обслуживания, выполнение эргономических требований;

6. специальные – ограничение площади, занимаемой буровой установкой, ограничение массы узлов и блоков условиями транспортабельности, монтажеспособность, взрывобезопасность электрооборудования и т.д.

В задачу курса входит последовательное изучение всего комплекса машин и оборудования для бурения скважин, конкретных условий эксплуатации и требований предъявляемых к ним.

2. Буровые установки для глубокого бурения скважин их состав, основные параметры и классификация

2.1 Назначение буровых установок.

Буровая установка – это комплекс машин, механизмов и оборудования, смонтированных на точке бурения и обеспечивающих самостоятельное выполнение следующих технологических операций при бурении эксплуатационных, разведочных, поисковых, структурных и др. скважин роторным способом или при помощи забойных двигателей:

1. вращение и продольную подачу породоразрушающего инструмента по мере углубления скважины;

2. выполнение спускоподъемных работ при наращивании инструмента, замене долот, забойных двигателей, проведении ловильных работ при ликвидации аварий, спуске обсадных колонн;

3. приготовление, обработка и очистка буровых растворов;

4. прокачка бурового раствора по стволу скважины для выноса выбуренной породы.

2.2 Состав буровых установок

Буровые установки состоят из следующих основных частей:

1. основное буровое оборудование (талевый механизм, лебёдка, вертлюг, ротор, привод, насосы, топливо-масло установка, дизель-генераторная электростанция, компрессоры и пневмосистема управления);

2. буровые сооружения (вышка, основания блоков, приёмные мостки, укрытия блоков и т.д.);

3. оборудование для приготовления, очистки и регенерации бурового раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и илоотделители, центрифуга, подпорные насосы, ёмкости и т.д.);

4. оборудование для механизации трудоёмких работ (регулятор подачи долота, механизмы автоматизации спускоподъемных операций, пневмоклиновой захват, вспомогательная лебёдка, пневмораскрепители и т.д.);

5. манифольд (нагнетательная линия насосов, запорные и предохранительные устройства, стояк, буровой рукав);

6. устройства для обогрева блоков буровой установки (котельные, радиаторы, воздухотеплогенераторы, электронагреватели и др.);

7. коммуникации (электрокабели, водо- паро- масло- пневмо и топливо проводы).

2.2. Классификация буровых установок, основные параметры и обозначения

В настоящее время буровые установки для глубокого бурения подразделяются на 12 классов. Главными параметрами являются допускаемая нагрузка на крюке G, кН (тс) и условный диапазон глубин бурения (таблица 1).

В настоящее время буровые установки выпускаются ОАО «Волгоградский завод буровой техники» (ВЗБТ) (г. Волгоград) – глубиной бурения до 3000 м и ОАО «Уралмаш» (г. Екатеринбург) – от 3000 м до 8000 м.

Буровые установки выпускаются с различными приводами основных машин:

• Э – электропривод переменного тока от промышленных электросетей;

• ЭП (ЭР) – электропривод постоянного тока от промышленных электросетей, ЭР - регулируемый;

• ДЭП (ДЭР) – дизель электрический привод постоянного тока, ЭР - регулируемый;

• Д – дизельный с механическими передачами;

• ДГ – дизельный с гидромеханическими передачами;

• ГТ – газотурбинный.

В последнее время условные обозначения буровых установок приведены к одному виду. Пример обозначения:

БУ 2900 200 ЭП К БМ

1. Буровая установка

2. Максимальная глубина бурения, м

3. Допускаемая нагрузка на крюке, тс

4. Вид привода основных машин

5. Конструктивное исполнение (для кустового бурения)

6. Вид компоновки, определяющей монтажеспособность

(БМ – блочно-модульное исполнение, У – универсальной

монтажеспособности)

Таблица 1 – Основные параметры буровых установок

Параметры	Классы буровых установок
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1. Допускаемая нагрузка, G, тс	80	100	125	160	200	250	320	400	500	630	800	1000
2. Максимальная глубина бурения, L, м	600	1600	2000	2500	3200	4000	5000	6500	8000	10000	12500	15000
3.Оснастка талевой системы	4х5	4х5	4х5	4х5	5х6	5х6	6х7	6х7	7х8	7х8	7х8	7х8
4. Мощность привода лебёдки, Nлеб, кВт	240	300	440	550	670	900	1100	1475	2200	2950	2950	3100
5. Мощность привода ротора, Nрот, кВт	180	180	370	370	370	370	370	440	500	540	540	540
6. Мощность привода насосов, Nнас, кВт	375	375	475	750	750	750	950	950	-	-	-	-

ЛЕКЦИЯ № 2