6.4. Буровые установки, оборудование и инструмент

Бурение скважин осуществляется с помощью буровых уста- sok, оборудования и инструмента.

86

87

Буровые установки

Буровая установка - это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят (рис. 6.4):

• буровая вышка;

• оборудование для механизации спуско-подъемных операций;

• наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении;

• силовой привод;

• циркуляционная система бурового раствора;

• привышечные сооружения.

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. 6.5) и мачтовые (рис. 6.6). 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.

Рис. 6.4. Схема бурения скважины

88

89

Рис. 6.5. Вышка ВМ-41:

1 - нога; 2 - ворота; 3 - балкон; 4 - подкронблочная площадка; 5 козлы; 6 - поперечные пояса; 7 - стяжки; 8 - маршевая лестница

монтажные

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 -\ысотой - 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.

Оборудование для механизации спуско-подъемных опера­ций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 6.7), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 6.8), соединенного с кронбло-ком 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. 6.9).

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

1. спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

2. удержания на весу бурильного инструмента;

3. подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п.

Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответ­ствующей грузоподъемности.

90

91

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. 6.10) 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. 6.11) - 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. 6.11) 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

Рис. 6.9. Схема подвешивания бурильной трубы при спуско-подьёмных