§ 2. Буровые вышки. Устройство и параметры

Буровая вышка представляет собой вертикальную металличе­скую конструкцию в виде усеченной пирамиды, сужающуюся кверху. Она состоит из боковых граней, верхняя часть которых снабжена рамой для монтажа кронблока, а нижняя часть граней крепится к основанию буровой. В средней части вышки смонтированы балкон для работы второго помощника буриль­щика и магазин для размещения верхних концов свечей. Вышки оборудуются лестницами.

Вышки различают по конструкции — мачтовые или башен­ные, по максимальной нагрузке, по размерам — высоте и пло­щади основания, по системе опирания и передачи нагрузки на основание, по степени разборности и способам монтажа.

Основными параметрами вышек являются максимальная нагрузка и размеры вышки.

Максимальная нагрузка — это предельно допустимая верти­кальная статическая нагрузка на крюк, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины неза­висимо от вида и продолжительности выполняемых операций. Действующие в процессе проводки скважины нагрузки ниже предельной не должны приводить к разрушению вышки. Если эта нагрузка превышена, то разрушение возможно.

Размеры вышки — высота, ширина и длина основания и площадки под кронблок. Высота определяется необходимым расстоянием между уровнем пола буровой и рамой кронблока для перемещения талевого блока при СПО (рис. II.2): fl=h^+-f- h₉ -J-1,

где /г-—расстояние по вертикали от опор 31 ног-вышки до торца замка цйдве- шенной свечи; h₂ — длина штропов, крю­ка и талевого блока; h₃ — запас на пере- подъем — расстояние между верх­ним торцом талевого блока и нижней поверхностью кронблока; I — длина свечи.

Д ля уменьшения времени на СПО бурильные трубы извлекают из сква­жины соединенными по две или три, т. е. образуется свеча длиной 18, 24 или 27 м в зависимости от длины труб. В некоторых случаях применяют свечи длиной до 36 м, составленные из трех труб по 12 м или четырех труб по 9 м. Длина свечи ограничивается диаметром труб, так как установленные вертикаль­но в буровой свечи прогибаются тем сильнее, чем меньше их диаметр.

Обычно при длине свечи 18 м вы­сота вышки составляет 27—29 м, при длине 24—27 м высоте — 38—45 м, а при длине 36 м высота вышки дости­гает 53 м. С увеличением высоты вышки значительно возрастает ее масса, услож­няются монтаж и транспортировка. Применение сЕечей той или иной длины определяется экономической целесооб­разностью. _

В^г шки подразделяются на мачтовые, имеющие одну или две опоры, и башен­ные, имеющие три или четыре опоры. _{П2 с} Степень разборности вышки зависит от ее

деления' высоты² вышки монтажеспособности и транспортабель-

ности. Мачтовые секционные вышки со­стоят из нескольких сварных неразбор­ных секций, собираемых обычно в горизонтальном положении,, мачтовую вышку поднимают в собранном виде?

Башенные вышки собирают в вертикальном положении из отдельных элементов, на что тратится больше времени, чем при монтаже мачтовых.

Мачтовые вышки бывают одно- и двухопорные с открытой передней гранью корытообразной формы или с двумя откры­тыми гранями А-образной формы. А-образные вышки в Совет­ском Союзе более распространены вследствие лучших эксплуа­тационных качеств, небольшой металлоемкости и быстроты сборки. Вышка А-образного типа состоит из сварных трех- или

четырехгранных ферм — мачт, соединенных между собой в верх­ней части подкронблочной рамой, а внизу прикрепляемых к ос­нованию буровой на шарнирах. Каждая мачта в зависимости от высоты вышки состоит из трех-пяти сварных секций. Секции свариваются из труб или профильного проката. Концы секций снабжены фланцами для соединения их между собой при сборке.

Верхняя секция имеет проушины, к которым присоединяются подкронблочная рама и козлы для нагрузок 0,01—0,02 МН с роликом для производства ремонтных работ с кронблоком. Жесткость и геометрическая форма вышки обеспечиваются обычно диагональными стяжками и подкронблочной рамой. Для устойчивости в рабочем положении вышка оборудуется подкосами и оттяжками. Подкосы при помощи проушин соеди­нены с ногами вышки и башмаками основания.

Балкон второго помощника бурильщика и магазин для све­чей представляют собой металлическую конструкцию, удержи­ваемую на мачте в горизонтальном положении при помощи подкосов. Для изменения емкости магазина служит ограничи­тель. Балкон по внутреннему периметру снабжен перилами, а по наружному — укрытием для защиты рабочего от непо­годы.

В некоторых конструкциях мачтовых вышек маршевые лест­ницы с переходными площадками монтируются в одной из ног вышки от пола буровой до балкона, а от балкона до крон­блока — лестницы туннельного типа для обслуживания крон­блока.

Стояк манифольда высокого давления расположен обычно внутри ноги вышки. Для обслуживания и смены бурового ру­кава высокого давления предусматривается небольшая пло­щадка, смонтированная также внутри ноги вышки.

Центрирование вышки в рабочем положении в направлении продольной оси основания вышечного блока осуществляется подвижными башмаками подкосов, а в направлении попереч­ной оси — винтами регулируемых опор ног вышки.

На рис. II.3 показана вышка мачтового типа ВМ45-185Бр, которой комплектуются буровые установки БУ-2500. Секции этой вышки имеют четырехгранное сечение. Нога вышки соби­рается из четырех секций. В одной из ног встроены маршевые, а в другой — пожарные лестницы. Вышка снабжена устрой­ством для ее центрирования, допускающего перемещение до 600 мм в каждую сторону от оси ротора.

К преимуществам мачтовых вышек относятся: хороший об­зор вдоль граней, быстрота сборки мачт и монтажа вышки, возможность удобного размещения оборудования и механиз­мов для СПО. Недостатками их конструкций являются довольно высокая трудоемкость при изготовлении и сложность ремонта ферм на промыслах.

Рис II 3. Мачтовая вышка А-образного типа ВМ45-185Бр:

1 — подъемная стойка; 2, 3, 4 и 6 — секции мачты, 5 — пожарные лестницы; 7 — мон­тажные козлы для ремонта кронблока; 8 — подкронблочная рама; 9, 10 и /4 —растяжки; // — оттяжки, 12 — тоннельные лестницы, 13 — балкон; 15 — предохранительный пояс; 16 — маршевые лестницы; 17 — шарнир

Рис. II.4. Башенная вышка:

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

Башенные вышки (рис.. И.4) выполняются в виде правиль­ной четырехгранной усеченной пирамиды, состоящей из четы­рех ног, передающих нагрузку от кронблока к основанию. В верхней части ноги соединены между собой подкронблочной площадкой, обычно размером 2X2 м, а внизу ноги опираются на основание размером 8X8 или 10X10 м в зависимости от высоты вышки. Между собой ноги соединены горизонтальными поясами и диагональными стяжками, образующими решетку вышки. Пояса и стяжки крепятся к ногам болтами.

Первый снизу пояс вышки монтируется на высоте 8—12 м. В передней со стороны мостков грани пирамиды предусмотрены ворота, образуемые полураскосами для затаскивания в буровую труб и другого оборудования.

На высоте 23, 25 или 34 м, определяемой длиной свечи, смонтирован четырехсторонний балкон с квадратным пролетом посередине с выступающей внутрь фонаря площад­кой второго помощника бурильщика (площадка размером

1. 7—0,8 м).

Балкон и площадка ограждены перилами. Снаружи балкон и нижняя часть вышки снабжены укрытиями для защиты ра­бочих от непогоды. На расстоянии 0,5 м ниже пола балкона расположены магазины для установки верхних концов свечей при спуско-подъемных операциях.

Снаружи вышки располагают маршевые лестницы с пери­лами и переходными площадками от пола буровой до подкронблочной площадки. Преимуществами башенных вы­шек являются жесткость и устойчивость их конструкции, небольшая трудоемкость изготовления и простота смены поврежденных деталей. К недостаткам относятся большая ме­таллоемкость и трудоемкость сборки по сравнению с вышками мачтового типа.

Основная характеристика вышек мачтового и башенного типов приведена в табл. II. 1.

Таблица II.1

			Тип
			Мачтовая
Параметры	БУ-50Бр-1	БУ-75Бр	БУ-80БрД
Наибольшая допустимая нагрузка на крюк, МН	0,7	1,0	1,4
Высота, м	28,74	40	40,5
Расстояние между опорами ног, м	5,5	6,2	7,2
Размеры площадки кронблока, м	—	—	1,63X1,0
Высота расположения балкона, м	18,65	22,83	22,5
Масса вышки в комплекте, т	9,33	17,33	18,275

Конструкции вышек

Мачтовая А-образная вышка ВМ45-185Бр состоит из двух че­тырехгранных ног, каждая из которых представляет собой секции из четырех сварных труб длиной по 10 м. Концы сек­ций снабжены фланцами для соединения их между собой хо­мутами. На концах верхней секции имеются проушины для соединения с подкронблочной рамой. На раме установлены монтажные козлы для ремонта кронблока. Концы нижней сек­ции соединяются с регулируемыми опорами основания вышеч- ного блока.

Для устойчивости в вертикальном положении вышка снаб­жена подкосами и одним ярусом растяжек. Вышка предназ­начена для работы со свечами длиной 25 и 27 м. На высоте 22,5 или 24,5 м от пола буровой на передней грани вышки закреплен передвижной балкон второго помощника буриль­щика.

Четырехгранная нога вышди имеет две несущие нагрузку трубы диаметром 140 мм с толщиной стенки 8 мм. Две другие трубы диаметром 89 мм с толщиной стенки 6,5 мм не явля­ются несущими, а служат для жесткости. Пояса и раскосы изготовляют из труб диаметром 60 мм с толщиной стенок 6 мм.

Мачтовая А-образная вышка ВАС-42П состоит из двух не­сущих нагрузку ног, собираемых из четырех сварных решет­чатых ферм, изготовленных из труб. Диаметр несущих нагрузку труб 140 мм. В сечении нога представляет собой равносторон­ний треугольник со стороной 1,8 м, секции соединяются при помощи фланцев.

Подкосы для удержания вышки в вертикальном положении изготовлены из труб диаметром 426 мм; для устойчивости вышка снабжена двумя ярусами оттяжек. От пола до балкона вышка оборудована маршевой лестницей, а от балкона до крон­блока лестницей-стремянкой.

вышки

А-образная				Башенная
	ВМ45-185Бр	ВАС-42П	В АС-53 А	BM-41	B-200-41	ВБ-53-300
	1,4	2,0	2,5	1,50	2,0	3,0
	44,6	42,0 >	53,4	41	41	53
	9,0	9,2	10,78	8	8	10
	1,63X1,0	1,8X2	1,8X1,8	2X2	2X2	2X2
	23,3	24	35	‘ 22	22	24
	33,68	21,0	32,5	24,0	25,0	30,3

Рис. II.5. Четырехгранная мачтовая вышка для нагрузок до 6 МН и привы- шечные сооружения:

/ — мачта; 2 — ведущая ветвь каната; 3 ~ кронблок; 4 — балкон; 5 — будка буриль­щика; 6 — основание вышки; 7 — наклонные мостки; 8 — основание лебедки

В зарубежной практике бурения в настоящее время не при­меняют вышки башенного типа из-за сложности их монтажа.

Существует довольно большое разнообразие конструкций вышек мачтового типа. Такие вышки используют при нагруз­ках до 8—10 МН. Высота их обычно не более 43 м, так как свечей длиннее 27 м не применяют. Мачтовые вышки особенно большой грузоподъемности изготовляют с открытой передней гранью из отдельных секций длиной по 10—12 м сваренных из стального проката. Секции мачты собирают в горизонталь­ном положении, после чего мачту поднимают.

На рис. II.5 показана четырехгранная мачтовая вышка с открытой передней гранью, к которой прикреплен балкон. Две плоские боковые грани сварены с задней и образуют форму швеллера. Передние стойки несут большую часть нагрузки, задние — меньшую и служат для создания жесткости.

Секции вышки коробчатой формы сварной конструкции из профильного проката. Ось движения талевого блока проходит между передними стойками. Максимальная нагрузка 6 МН, высота вышки 42 м, высота основания ротора 9,6 м и основа­ния лебедки 2 м.

Согласно американским нормам, устойчивость вышки без оттяжек обеспечивается до скорости ветра 150 км/ч. Вышки снабжаются только лестницами-стремянками и иногда подъем­никами для второго помощника бурильщика.