§ 3. Компоновка буровых установок

Компоновка наземных

буровых установок выпол­няется в основном но трем схемам —• с размещением си­лового привода, насосов и другого оборудования сзади лебедки с параллельным (XIX-4) и перпендикуляр­ным расположением валов двигателей относительно ва-

440

Рис. XlX-З. Схемы расположения основного оборудования буровых установок.

1 — основание вышки; г — ротор; 3 — лебедка; 4 — коробка передач; 5 — днигатели; б¹ — насосы; 7 — регулирующий тормоз; 8 — бло­кирующая передача; 9 — трансформаторы или муфты скольжения; 10 — редуктор; 11 — привод ротора; п — регулятор подачи долота.

лов леоедки или с соосными валами, когда двигатели распола­гаются сбоку лебедки.

По первой схеме можно монтировать отдельные блоки на раз­личной высоте, в результате чего уменьшается вес основании. По третьей схеме все оборудование расположено на одном уровне, так как передача движения осуществляется карданными валами, которые не допускают большой разности уровней осей соединяемых валов. Если лебедка и двигатель монтируются па уровне пола бу­ровой, нецелесообразно применять высокие основания. Такие осно­вания целесообразны только при монтаже на уровне земли.

Вторая схема является как бы промежуточной. В этой схеме блокировка двигателей осуществлена без применения цепных и кли-поременных передач. Мобильность установки в этом случае хуже, чем при монтаже по первой схеме. При компоновке оборудования большое значение имеют также средства центровки валов отдельных блоков, исключающие сложную подгонку и центровку. Для соеди­нения валов применяют карданные валы, цепнокарданные передачи и эластичные муфты. При компоновке также учитывается удобство смены быстро изнашивающихся деталей или целых механизмов, если их долговечность меньше долговечности всей установки.

Особенно большое значение компоновка оборудования приобре­тает при большой высоте расположения уровня пола буровой от земли, определяемого обвязкой устья скважины и составляющего 2,5—4 м в обычных условиях и 4,0—6 jvt, а иногда и до 8 м при бу­рении глубоких скважин (5—7 тыс. м) в осложненных усло­виях .

При расположении группового силового привода, лебедки и коробки передач на уровне пола буровой, если основания имеют большую высоту, значительно усложняется не только монтаж и демонтаж, но и конструкция основания. При этом увеличивается стоимость и уменьшается их устойчивость.

Моптажеспособность установки может оцениваться отношением времени, затрачиваемого на монтаж и демонтаж, ко времени, за­трачиваемому на проводку скважины. Это отношение в обычных условиях составляет от 0,05 до 0,25. Меньшие значения соответ­ствуют большим глубинам и осложненным условиям, большие — наоборот.

Особенности технической эксплуатации буровых установок

1. Технико-экономическая эффективность

буровых установок. Техническая эксплуатация охваты­вает вопросы технической производительности, транспортировки с одной точки бурения на другую, монтаж буровой установки, техники безопасности при эксплуатации, обязанности обслужива­ющего персонала, обслуживания и текущего ремонта в процессе эксплуатации.

442

Технико-экономическая эффективность буровой установки опре­деляется временем, затраченным на бурение и спуско-подъемыыо операции, и стоимостью их производства.

Буровые установки характеризуются технической производи­тельностью. Различают следующие виды технической производи­тельности.

Конструктивно-расчетный — время, затрачи-

ваемое на бурение 1 м скважины или на спуск и подъем бурильной колонны номинального диаметра и длины при обслуживании ее высококвалифицированным персоналом.

Технический, т. е. высшая производительность, которая может быть достигнута при проводке скважины номинальной глубины для данного типа буровой установки.

Э к сп л у а т а ц и о н я ы и, определяемый реальной затра­той времени на производство бурения и спуско-подъемных работ при бурении скважины в действительных условиях.

П л а н о в ы и, т. с. планируемая затрата времени на производ­ство работ по проходке ствола или спуско-подъемных работ при бурении скважины в данных условиях.

Конструктивно-расчетная производительность зависит от кон­структивного совершенства насосной части, ротора, вертлюга подъ­емного механизма, мощности силового привода, степени ее исполь­зования, к. п. д. механизмов, динамических и кинематических свойств этих механизмов и вспомогательного оборудования.

Конструктивно-расчетная производительность определяет тех­нические возможности установки и служит для оценки и сопоста­вления различных по конструкции, но одинаковых по типу установок или ее отдельных механизмов.

Критерием конструктивно-расчетной производительности яв­ляется стоимость 1 м бурения или стоимость одного спуско-подъема бурильной; колонны поминальных размеров.

Повышение производительности может быть оправдано только в том случае, если это ведет к снижению стоимости каждого метра бурения скважины и общей се стоимости.

На стоимость бурения скважины влияют и время, затрачиваемое на подготовку площадки, монтаж и демонтаж установки, ее долго­вечность и эксплуатационные расходы.

Подготовка площадки к работе. Вследствие того, что время на проводку скважин значительно сократилось, особо остро встал вопрос о мобильности буровых установок, т. е. о затрате времени на монтаж, демонтаж и транспортировку их на другую точку.

Буровые установки, предназначенные для бурения неглубоких геологоразведочных скважин, монтируются в большинстве случаев на шасси автомобилей, тракторов или тележек. При этом практически требуется время только на перевозку и установку их на новой точке бурения. На эти операции затрачивается относительно немного времени.

443

Сложней вопрос обстоит с установками, предназначенными для бурения глубоких эксплуатационных и разведочных скважин на нефть и газ. Масса таких установок с трубами и с вспомогательным оборудованием составляет сотни тонн. Поэтому подготовка площадки, монтаж, демонтаж и перевозка установки представляют уже зна­чительную сложность.

Подготовка площадки для буровой, рытье котлованов, прокладка трубопроводов для воды и постройка подъездных путей производятся обычно заблаговременно.

В большинстве случаев на бурение скважины затрачивается не­много времени, поэтому при осадке основания не происходит каких-либо катастрофических последствий, так как вышку можно периоди­чески центрировать. В результате металлические основания уста­навливаются на деревянных выкладках или непосредственно на грунт.

Площадь фундамента основания или выкладки определяется не­сущей способностью грунта. Оборудование устанавливается только после предварительной подготовки площади, снятия верхнего расти­тельного слоя и разравнивания поверхности грунта бульдозерами. Только в исключительных случаях основания (очень глубокие скважины, рассчитанные на длительные сроки бурения, или не­устойчивые грунты) выполняются на бетонных фундаментах или сваях. Бетонные тумбы под вышку заглубляются в утих случаях в грунт. Глубина заложения фундамента при глинистых грунтах и грунтовых водах ниже глубины промерзания грунта. При песчаных или гравельных грунтах глубина фундаментов принимается не менее 1 м от поверхности земли или 0,3—0,5 м ниже растительного слоя.

Для сооружений, рассчитанных па небольшой срок работы, промерзание грунтов при расчете можно не учитывать. Если грунты рыхлые, насосы и другое оборудование устанавливаются на бетонных ленточных фундаментах, закладываемых на глубину до 1 м.

Транспортировка оборудования и его консервация. Отдельные машины и агрегаты буровой установки: насосы, роторы, крюки, талевые блоки, кронблоки, лебедки и другое оборудование транспортируются с заводов-изгото­вителей на промыслы в собранном виде без упаковки или с частичной упаковкой, а вышки и мачты в зависимости от конструкции в соб­ранном или разобранном виде. Перед отправкой с завода-изготови­теля оборудование подвергается консервации. Некоторые мелкие детали, запасные части и: техническая документация упаковываются в отдельные ящики и отправляются вместе с оборудованием.

Во многих случаях оборудование хранится на промыслах под открытым небом. Если хранение длится более полугода, то кон­сервацию производят вновь. При перевозке буровой установки с одной точки па Другую в зависимости от типа установки, рельефа местности и дорожных условий ее расчленяют па отдельные блоки: крупные и мелкие.

444

Крупные блоки перевозятся общей массой 150—200 т. Скорость перевозки их при гусеничных тележках 5—6 км/ч, а при пневмати­ческих JO—20 км/ч.

При перевозках на расстоянии 20—30 км и более эффективнее применять тележку па пневматическом ходу. Для перевозки уста­новки тележку подкатывают под раму блока и с помощью гидравли­ческого или пневматического домкрата поднимают блок на 500— 700 мм, после чего домкрат закрывают фиксатором. При хороших дорогах блоки перевозят на большие расстояния мощными авто­тягачами, при бездорожье — тракторами.

Перевозка крупными блоками не может быть применена при пере­сеченных и горных местностях. В этих случаях буровые установки расчленяются на более мелкие блоки — агрегаты и перевозятся универсальными транспортными средствами — трейлерами, больше­грузными машинами и т. д.

В труднопроходимых условиях транспортировка осуществляется еще более мелкими блоками при помощи вертолетов. Если необходимо транспортировать установку без вышки, последнюю разбирают на секции (А-образные мачты) или на отдельные части (башенные вышки) и перевозят специальными упивереальными транспортными сред­ствами.

В целях использования буровых установок одного и того же типа для различных условий транспортировки и бурения некоторые их узлы выполняются модифицированных конструкций с таким расчетом, чтобы они могли быть использованы и при крупноблочном и мелкоблочном исполнении.

Техника безопасности при обслуживании механизмов буровой у с т а н о л к и. При неправиль­ной эксплуатации подъемный механизм и буровой насос могут быть опасными для обслуживающего персонала и лиц, находящихся поблизости от него.

Подъемные механизмы и напорные линии буровых насосов до­пускаются к работе лишь после освидетельствования и регистрации их в органах Госгортехнадзора и испытаний в соответствии с уста­новленными правилами после монтажа на новой точке бурения, ликвидации аварии или прихвата бурильных труб.

При освидетельствовании устанавливают, что механизмы буровой установки изготовлены, оборудованы и смонтированы согласно действующим правилам и нормам, соответствуют назначению и находятся в исправном состоянии.

При освидетельствовании и испытании подъемного механизма производится: наружное освидетельствование всех ответственных узлов и деталей в нерабочем состоянии; испытание при спусках и подъемах ненагруженного крюка.

Испытания под нагрузкой и давлениях, превышающих номиналь­ные, производят только на заводах. Результаты осмотра и испытаний заносятся в паспорт. К управлению и обслуживанию механизмов .допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие курсы обучения

445

по соответствующей программе и аттестованные квалификационной комиссией с участием представителя органов Госгортсхнадзора. При допуске к работе им выдается производственная инструкция. Периодическая проверка знаний обслуживающего персонала про­изводится не реже одного раза в год.

Ответственность за исправное состояние и безопасное действие механизмов буровой установки возлагается на бурового мастера, начальника эксплуатации или другое административно-техническое лицо, данные о котором заносятся в паспорт буровой установки.

При эксплуатации подъемного механизма запрещается: нагру­жать его выше максимальной грузоподъемности, указанной в пас­порте, использовать концевые включатели для автоматической оста­новки; работать с неисправным или выключенным индикатором веса; работать с неисправной тормозной системой. Подъем людей па крюке, подъем и спуск колонн, если неиспраниы элеваторы, защелки крюка или другие детали, недопустим.

При длительных остановках или при отлучках бурильщика от тормоза бурильная колонна пе должна оставаться подвешенной на крюке, а должна быть установлена па роторе.

Запрещается также производить любые работы по спуску и подъему при давлении воздуха в пневматическом управлении ниже давления, указанного в паспорте; работать при снятых кожухах; одновременно включать две различные скорости; включать и вы­ключать на ходу /кесткие кулачковые или зубчатые муфты.

Во время бурения запрещается работать при отсутствии приборов, регистрирующих давление на выкиде насосов, и предохранительных клапанов. Запрещается оставлять без охраны буровую при длитель­ных остановках.

Аварии с подъемным механизмом, разрушение или поломка его деталей, обрыв талевого каната, разрывы трубопроводов, а также несчастнее случаи с людьми расследуются с участием представителей Госгортехнадзора.

Важнейшим условием, обеспечивающим длительную нормальную безопасную работу буровой установки, является соблюдение правил эксплуатации, регулярная смазка механизмов и правильная орга­низация работ и проведения ремонтов.

Г л ana. XX

УСТАНОВКИ ДЛЯ БУРЕНИЯ СТРУКТУРНО-ПОИСКОВЫХ СКВАЖИН