Оборудование для бурения скважин. Механизм и инструмент, применяемые для производства спуско-подъемных операции

Процесс бурения сопровождается спуском и подъемом бурильной колонны в скважину, а также поддержанием ее на весу. Для того чтобы уменьшить нагрузку на канат и снизить установочную мощность двигателей применяют подъемное оборудование (рис. 1 и 1а), состоящее из вышки, буровой лебедки и талевой (полиспастовой) системы. Подъемное оборудование является неотъемлемой частью всякой буровой установки независимо от способа бурения.

Рис. 1. Спуско-подъемное оборудование буровой установки: 1 — кронблок; 2 — вышка; 3 — талевый канат; 4 — талевый блок; 5 — крюк; 6 — буровая лебедка; 7— неподвижный конец талевого каната Рис. 1а. Общий вид основного спуско-подъемного оборудования

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.

После сработки долота бурильную колонну приподнимают на несколько метров и скважину промывают до тех пор, пока плотность жидкости, закачиваемой в скважину, будет незначительно отличаться от плотности промывочной жидкости, выходящей из скважины.

Во время промывки скважины готовят очередное долото, моют пол до такого состояния, чтобы он был не скользким, проверяют состояние оборудования и спуско-подъемного инструмента; элеваторов, штропов, клиньев, ключей, раскрепителя и др.

Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 2), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 3), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка (Рис. 4.).

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.

Рис. 2 Кронблок: 1 - шкивы; 2 - ось; 3 - рама; 4 — предохранительный кожух; 5 - вспомогательные шкивы
	Рис. 3 Талевый блок: 1 - траверса; 2 - шкивы; 3 - ось; 4 - предохранительные кожухи; 5 - щеки; 6 - серьга.
	Рис. 4. Буровой крюк в сборе с талевым блоком

На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении - с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях - с помощью штропов (рис. 5 поз. 3 и рис. 8) и элеватора (рис. 5-б и 6).

Рис. 5. Схема подвешивания бурильной трубы при спуско-подъемных операциях: а – схема: 1 - бурильная труба; 2 - элеватор; 3 - штроп. 4 – буровой крюк б - элеватор

Элеватор служат для захвата и удержания на весу бурильной колонны в процессе спуска и подъема.

Элеваторы бывают нескольких типов. На рис.6 изображен корпусный элеватор Самопроизвольное выскакивание штропов из проушин элеватора предотвращается самозапирающимися фиксаторами (5). Для вывода штропов из проушин фиксаторы открывают вручную крючком. На рис. 7 изображен элеватор с раскрывающимся корпусом.

		Рис. 6. Корпусный элеватор 1-подпружиненный замок; 2-створка; 3-рукоятка; 4-эксцентрик; 5-фиксатор.
	Рис. 7. Элеватор с раскрывающимся корпусом (источник: компания WARCO)

Штропа (рис.8) служат для подвешивания элеватора на крюке. Они выполнены в виде вытянутой по одной оси петли овальной формы. Один конец штропов изогнут для удобного расположения в рогах подъемного крюка. В нижней части штропы имеют ручки для удобств а работы с ним.

Рис.8. Штропы для подвески элеваторов: а — двухструнные; б — однострунные

Клинья (рис. 9) предназначены для подвески бурильной колонны в роторном столе в процессе спуско-подъемных работ. При работе используют две пары клиньев. Клинья устанавливают в большие вкладыши ротора имеющие коническую расточку, что обеспечивает надежное прижатие их через собачки подвешенной бурильной колонне.

Р ис. 9. Клинья

Р ис. 9-б. Клин и вкладыш ротора

Пневматические клиновые захваты отличаются от роторных клиньев наличием пневматического цилиндра и рычажной системы. Наиболее распространена конструкция пневматического клинового захвата ПКР-560

Машинные ключи (рис. 10) применяют для раскрепления резьбового соединения при развинчивании элементов бурильной колонны и для докрепления резбового соединения при свинчивании деталей.

Рис. 10. Универсальные машинные ключи УМК-1:

1- защелка; 2 - палец; 3 - пружина; 4,5,7,8 - челюсти; 6 - рычаг.

Для этого два машинных ключа подвешивают внутри вышки на канатах в горизонтальном положении на высоте 1,4-1,6 м от пола буровой (рис. 11).

Канат на котором подвешен ключ, огибает специальный блок, прикрепленный к одному из поясов вышки. К другому концу каната прикреплен груз, уравновешивающий ключ. Такая подвеска ключей позволяет легко перемещать их в вертикальной плоскости. Левый (со стороны мостков) ключ предназначен для предотвращения проворачивания бурильной колонны, подвешенной в роторе с помощью клиньев или установленный на роторе с помощью элеватора. Для выполнения этой функции левый ключ набрасывают на замковую муфту и закрывают. Фиксируется положение ключа натягу каната, один конец которого прикреплен к концу ручки ключа, а другой - к ноге вышки.

Рис. 11. Машинные ключи, установленные на разворот замка бурильной колонны.

Правый ключ набрасываемый на замковый ниппель отвинчиваемой трубы и закрепленный на нем, предназначен для раскрепления развинчиваемого резьбового соединения. Он приводится к действие с помощью пневмораскрепителя прикрепленного к задней ноге вышки. Положение ключей перед раскреплением замковой резьбы показано на Рис. 11.

Автоматический буровой ключ АКБ (рис. 12), устанавливаемый между лебедкой и ротором со стороны приводного вала последнего, предназначен для раскрепления и развинчивания и свинчивания бурильных и обсадных труб. Он состоит из блока ключей (1), каретки с пневматическими цилиндрами (2), стойки (3) и пульта управления (4). Блок установлен на полозьях, на которых он перемещается при помощи двух пневматических цилиндров двойного действия к бурильной колонне и в исходное положение.

При подаче к бурильной колонне трубозажимное устройство одновременно захватывает обе свинчиваемые детали. При этом верхняя часть устройства, зажав коническую часть замка, передает вращение трубе от двигателя ключа, а нижняя часть, захватывающая муфтовую замка, воспринимают реактивный момент и удерживает нижнюю трубу от проворачивания. Ключом управляет первый помощник бурильщика с пульта управления (4).

Рис. 12. Пневматический буровой ключ АКБ-ЗМ 1-блок ключа; 2-пневматический цилиндр; 3-стойка; 4-пульт управления; 5-ротор.