§ 2. Назначение, классификация и общие требования, предъявляемые к буровому оборудованию

В процессе бурения скважины выполняются следующие работы.

1. Транспортирование оборудования и монтаж буровой уста­ новки на место бурения.

2. Осуществление процесса бурения (разрушение горной породы для образования ствола скважины, включая его расширение).

3. Промывка или продувка забоя и подъем выбуренной породы на поверхность.

4. Спуск, наращивание, подъем бурильной колонны и смена породоразрушающего инструмента.

1. Приготовление, обработка и очистка промывочной жидкости.

5. Крепление ствола скважины (спуск обсадных колонн и их цементирование).

6. Измерительные работы (определение направления ствола, тем­ пературы, давления и другие электрометрические и радиометриче­ ские измерения).

2. Сборка и разборка бурильных свечей, замена талевого каната.

3. Ремонт и смазка оборудования.

10. Ликвидация аварий и осложнений, возникающих в процессе бурения.

11. Испытание и освоение скважины.

12. Демонтаж буровой установки для транспортировки ее и всего оборудования на новую точку.

Весь комплекс работ по бурению, начиная от подготовки пло­щадки под буровую, транспортирования и монтажа оборудования, бурения скважины до демонтажа оборудования для перевозки его на новую точку, называется циклом бурения скважины.

Процесс вращательного бурения скважины состоит из системати­чески повторяющихся в строго определенной последовательности опе­раций: спуска бурильной колонны с долотом; бурения скважины с промывкой забоя и удаления выбуренной породы, т. о. собственно процесса углубления; наращивания (удлинения бурильной колонны); промывки скважины для выравнивания плотности промывочной жидкости внутри колонны и в затрубном пространстве; подъема колонны и смены изношенного долота. Этот цикл операций назы­вается рейсом.

В процессе бурения количество таких рейсов зависит от конструк­ции скважины, со глубины, условий и режима бурения, стойкости и производительности долот, вида промывочного агента и других причин. Количество рейсов, необходимых для того, чтобы пробурить одну скважину, колеблется в широких пределах: от десяти—двадцати до нескольких сот.

Для выполнения всего комплекса работ, осуществляемых при бурении скважин, применяется следующее оборудование.

1. Бурильная колонна, состоящая из долота, бурильных труб, утяжеленных бурильных труб (УБТ), расширителей центраторов и квадратной штанги.

Если для бурения применяются забойные двигатели, над долотом устанавливают турбобур или электробур. В комплекте подземного оборудования предусматривается также ловильный инструмент.

2. Наземное — буровая установка, состоящая из механизмов для подъема и спуска бурильных колонн; оборудования для про­ качки жидкости или газа; механизмов, вращающих бурильную колонну; приспособления и инструмента для спуска и подъема бурильных и обсадных колонн, приготовления и очистки промывоч­ ной жидкости, вышки, основания, укрытия и другое вспомогатель­ ное оборудование.

3. Оборудование для герметизации устья и крепления скважины: колонные головки, превснторы для герметизации скважины при вращающейся и не вращающейся колонне, арматура и система упра­ вления превенторами; цементировочные и цементосмесительные агре­ гаты и арматура для обвязки устья скважины при цементиро­ вании.

Наиболее сложную группу наземного оборудования составляют буровые установки, которые по назначению подразде­ляются на три основные категории.

1. Установки для бурения эксплуатационных и глубоких разве­дочных скважин.

2. Установки для бурения структурных и поисковых скважин.

2. Вспомогательные установки для испытания, освоения и капи­ тального ремонта скважин.

Основные параметры буровых установок определяются конструк­цией скважин.

Общие данные, характеризующие установки различных катего­рии, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры	Категория (назначение) установки
	I (для эксплуата­ционного и глу­бокого разведоч­ного бурения)	II (для структур­ного и поисково­го бурения)
Номинальная грузоподъемность яа крюке, Т	50-250 500-2400 250-2400 40-54 89-168 145-705 1600-8000	1—50 15-360 2—350 3-37 50—89 76-161 25—3000
Суммарная гидравлическая мощность насос-
Высота вышки, м

Как видно из таблицы, установки I категории отличаются от уста­новок II категории большей грузоподъемностью на крюке, большей мощностью подъемной и насосной групп, более высокими вышками и являются более громоздкими и тяжелыми. Поэтому они почти во всех своих типоразмерах монтируются на металлических основа­ниях и транспортируются либо крупными блоками, установленными па подкатных гусеничных или шиннопневматических тележках, с помощью тяжеловозов и тракторов-тягачей, либо в виде агрегатов с помощью универсальных транспортных средств (сухопутных, водных или воздушных): грузовых автомобилей, прицепов большой грузоподъемности, тракторов, тележек, вертолетов и др.

Установки II категории, предназначенные для бурения геофизи­ческих, структурных или поисковых скважин, имеющих сравни­тельно меньшие глубины и диаметры, более компактны по габаритам и легкие по весу, что позволяет некоторые из них монтировать непо­средственно на тракторах, грузовых автомобилях, колесных или гусеничных прицепах. В основном же установки этой категории монтируются на металлических основаниях и транспортируются крупными блоками или отдельными агрегатами в разобранном виде. Самые легкие установки выполняются переносными или разбираются на отдельные узлы и в таком виде транспортируются.

Для бурения в море или на других акваториях установки I категории монтируются на основаниях или приэстакадных пло­щадках, или же на плавучих средствах — баржах, понтонах и др.

Установки II категории, предназначенные для разведочных работ, с поверхности воды монтируются на баржах, понтонах и др.

Эффективность бурения скважин зависит от следующих фак­торов:

1. производительности породоразрушающего инструмента —про­ ходки на долото и скорости его углубления;

2. величины передаваемой на забой мощности и к. п. д, забойных механизмов;

3. надежности бурильной колонны и трудоемкости ее спуска и подъема;

4. интенсивности промывки забоя и обеспечения необходимой скорости восходящего потока жидкости в ватрубном пространстве;

5. мощности на крюке;

6. механизации трудоемких процессов (спуско-подъемных работ, подачи долота на забой, погрузочно-разгрузочных работ, пригото­ вления, обработки и очистки промывочной жидкости, работ по ремонту отдельных узлов и др.);

7. удобства и легкости управления установкой и контроля тех­ нологического процесса бурения и других работ;

8. мобильности, т. е. монтажеспособности и транспортабельности установки;

9) надежности и долговечности деталей, узлов и установки в целом. Некоторые из этих условий по своему характеру противоречивы.

Например, большая мощность подъемной и насосной частей, а также высокий уровень механизации трудоемких работ, как правило, связаны с увеличением количества узлов, их габаритов и веса, т. е. снижают монтажеспособноетъ и транспортабельность буровой уста­новки. Поэтому в зависимости от назначения и типоразмера бурового оборудования одни требования приобретают большее значение, чем другие; это учитывается при определении параметров и разработке конструкции бурильных колонн, буровых установок и другого оборудования, применяемого для 'бурения.

Каждый из видов оборудования характеризуется признаками (мощностью, грузоподъемностью, скоростью вращения, давлением промывочной жидкости, производительности, габаритными разме­рами, массой и др.), которые называются параметрами. Однако из всех этих параметров некоторые являются наиболее существенными, характеризующими наиболее важные эксплуатационные качества, называемые основными.

При построении размерных рядов оборудования за основу клас­сификации принимается основной параметр.

Для обеспечения эффективной эксплуатации первостепенное значение имеет надежность всего оборудования, так как выход из строя узла или детали приводит к неработоспособности установки, что иногда влечет за собой гибель скважины.

Надежность характеризуется способностью машины или всей установки безотказно работать в течение заданного периода вре­мени, которым считается межремонтный срок.

Долговечность машины, механизма или детали харак­теризуется продолжительностью (в часах) безотказной работы в нор­мальных условиях эксплуатации. Долговечность узлов и деталей должна соответствовать межремонтным срокам или быть кратной им и определяться технике-экономическими показателями с тем, чтобы срок физического износа не превышал ее старения.

Ограничение числа типоразмеров бурового оборудования до мини­мума ведется на основе разработки размерных рядов, унификации, нормализации и стандартизации отдельных элементов.

С т а н д а р т и з а ц и я проводится в общесоюзном масштабе и охватывает целый ряд видов бурового оборудования. Государ­ственные стандарты (ГОСТ) являются связующим звеном между заводом-изготовителем и потребителем, обеспечивая возмояшость серийного производства оборудования без согласования технических данных с конкретным заказчиком. Стандарт позволяет потребителю знать характеристику оборудования до его заказа.

Унификация проводится одновременно со стандартиза­цией и заключается в приведении к конструктивному единообразию различных малоотличающихся друг от друга буровых машин и меха­низмов, уменьшению числа их типоразмеров и к применению в них нормализованных узлов и деталей ограниченной номенклатуры.

Нормализация узлов и деталей (барабанов), муфт, коробок пере­дач, трансмиссий также способствует сокращению числа типораз­меров машин и механизмов. Проводится она внутри нефтяной от­расли народного хозяйства, но для некоторых видов расширена до об­щегосударственных масштабов, т. с. превращается в стандартизацию.

Стандартизация, унификация и нормализация способствуют зна­чительному упрощению эксплуатации машин, облегчению подготовки обслуживающего персонала, облегчению ухода за оборудованием и их ремонту и уменьшению номенклатуры запасных частей.

Ремонт/неспособностью машины называется воз­можность ее ремонта простейшими средствами — заменой изношен­ных частей без их подгонки и заменой узлов и деталей новыми без ремонта старых.

Буровое оборудование во время работы может быть опасным для обслуяжвающего персонала. Поэтому при изготовлении должны выдерживаться необходимые запасы прочности в наиболее ответ­ственных деталях. Правила эксплуатации этого оборудования пре­дусмотрены ГОСТ.

Разработка основных полон-гений и надзор за их выполнением осу­ществляются Гостехнадзором СССР и Горнотехнической инспекцией.

Гостехнадзоры и Горнотехническая инспекция союзных респуб­лик ведут работу на местах через инспекторов, контролирующих производство и эксплуатацию оборудования.

Мероприятия по технике безопасности преследуют главную цель — сделать труд рабочих безопасным; эти мероприятия способ­ствуют в то же время лучшему использованию оборудования, умень­шению простоев и повышению производительности труда.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ, СПУСКАЕМЫЕ В СКВАЖИНУ