3.2 Типи бурових вишок.

Бурова вишка призначена для підйому і спуску бурильної колони та обсадних труб у свердловину, утримання бурильної колони на вазі під час буріння, а також розміщення в ній талевої системи, бурильних труб і частини обладнання, необхідного для здійснення процесу буріння. Вишки являють собою решітчасті конструкції, виконані з профільного заліза або труб.

Бурові вишки розрізняються за конструкцією, висотою та вантажопідіймальністю.

За конструкцією бурові вишки поділяються на два типи: баштові,щоглові і А-подібні.

Вишки випускаються висотою 33, 41, 42, 47, 52, 53, 64, 70, 73 м.

Вишка баштового типу – це чотиригранна зрізана піраміда. Нижня основа вишки має розмір 8x8 м (для 41-42 м) або 10x10 м (для 53 м), а верхня - 2´2 м. На верхній основі піраміди встановлюють підкронблочні балки, до яких кріпиться кронблок, огороджений перилами. На вишках висотою 41 м на висоті 22 м монтується чотиристоронній балкон з квадратним прогоном посередині і площадкою, яка виступає всередину вишки для обладнання робочого місця помічника бурильника (верхового). Вишки висотою 53 м обладнані двома балконами для роботи з 25-ти і 36-ти метровими свічками.Для буріння надглибоких свердловин (до 15000 м) використовуються баштові вишки з вертикальними колонами.

Одним з різновидів щоглових бурових вишок є А-подібні вишки більш трудомісткі у виготовленні і тому більш дороги. Вони менш стійкі, але їх простіше перевозити з місця на місце і потім монтувати. Основні параметри вишки – вантажопідйомність, висота, ємність «магазинів» (сховищ для свічок бурильних труб), розміри верхнього і нижнього підстав, довжина свічки, маса.

Найпоширенішими серед щоглових вишок є вишки А-подібного типу (рис 3.4), які мають ряд переваг порівняно з вишками баштового типу: менша металоємність, менша кількість деталей, полегшується монтування і демонтування, покращуються умови роботи щодо затягування труб у бурову і викидання їх з бурової, а також видимість у буровій. Баштові вишки монтують з допомогою спеціальних підйомників методом “зверху-вниз”. Вишки А-подібного типу монтують у горизонтальному положенні і піднімають у вертикальне з допомогою стріли і бурової лебідки або трактора.

Рис 3.4.Вишка А-подібного типу.

4.Породоруйнівний інструмент. Обладнання для буріння свердловин.

4.1 Породоруйнівний інструмент.

При бурінні нафтових і газових свердловин використовуються такі види породоруйнівного інструменту:

1. бурові долота для буріння свердловин суцільним вибоєм;

2. бурильні головки для буріння свердловин кільцевим вибоєм.

Долото – буровий інструмент для механічного руйнування гірських порід на вибої свердловини в процесі її проходки.

За характером дії на породу долота можна класифікувати на:

1. Долота різально-сколювальні – лопатеві долота, призначені для розбурювання в’язких і пластичних порід невеликої твердості (в’язких глин, маломіцних глинистих сланців і ін.) і малої абразивності.

2. Долота сколювальні – шарошкові долота, призначені для розбурювання неабразивних і абразивних порід середньої твердості, твердих, міцних і дуже міцних.

3. Долота стирально-різальні – долота з алмазними і твердосплавними породоруйнівними вставками. Вони призначені для буріння в породах середньої твердості, а також в породах з чергуванням високопластичних малов’язких порід з породами середньої твердості і навіть – в малоабразивних твердих породах.

Лопатеві долота

Лопатеві долота (рис 4.1) за принципом руйнування гірської породи поділяють на два різновиди:

1) долота, які руйнують гірську породу за принципом

різання, або лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії (РС);

2) долота, які руйнують гірську породу за принципом

стирання, або лопатеві долота стираюче-ріжучої дії (СтР).

Лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії (РС) використовують для буріння неабразивних м’яких пластичних гірських порід та неабразивних м’яких з пропластками неабразивних порід середньої твердості.

Лопатеві долота стираюче-ріжучої дії (СтР) застосовують для буріння м’яких абразивних (слабозцементовані пісковики або алевроліти) та середньої твердості неабразивних гірських порід (глинисті сланці,аргіліти, гіпси).

Робочий елемент долота називається лопаттю (лопатою), якщо його висота значно більша за товщину, та сектором, якщо його висота менша або дорівнює товщині. На секторах,як правило, розташовують декілька рядів елементівозброєння, тоді як на лопаті не більше двох.

Лопатеві долота мають такі переваги над шарошковими:

1) простота конструкції та технології виготовлення;

2) відсутність підшипників та інших внутрішніх вузлів та елементів;

3) менша вартість;

4) велика проходка за рейс (декілька сотень, а іноді і 1500 – 2000 метрів).

До вад лопатевих доліт відносять:

1. Значна втрата діаметра долота. Лопатеве долото заглиблюється в породу за один оберт бурильної колони на більшу глибину, ніж шарошкове і має більший об’ємний контакт з нею без доступу охолоджувача – очищуючого агента. При цьому поверхні та елементи, які входять в контакт з породою, дуже нагріваються при бурінні внаслідок тертя.

Периферійні поверхні лопатевих доліт нагріваються при бурінні до температури більше 1300°С, а поверхневі шари зубців шарошкового долота до температури 850°С. Це призводить до значної втрати діаметра долота, тому перед спуском нового долота необхідно проводити розширення та пророблення свердловин. Втрата діаметра є головною вадою лопатевого долота.

2. Необхідність прикладання до лопатевого долота великого крутного моменту, який би перевищував момент опору обертанню долота.

3. Інтенсивніший знос ріжучих елементів, оскільки вони знаходяться у безперервному контакті з розбурюваною породою.

4. Неефективність лопатевих доліт при бурінні щільних, твердих і абразивних порід. У твердих, міцних і дуже міцних породах лопатеві долота не застосовують.Об’єм буріння лопатевими долотами значно менший ніж шарошковими.

Асортимент лопатевих доліт значно менший ніж шарошкових.

За кількістю робочих органів – лопатей лопатеві долота поділяють на одно- , дво- , три- , чотири- , шести- та багатолопатеві.

Рис 4.1.Лопатеві долота.

Шарошкові

Шарошкові долота (рис 4.2) найпоширеніший вид породоруйнуючого інструменту. Їх випускають найбільшим асортиментом за типом, серією, модифікацією і моделлю. З допомогою шарошкових доліт виконують більше 90% загального об’єму проходки глибоких свердловин в Україні, Росії та в інших країнах світу.

Цими долотами бурять експлуатаційні (нафтові, газові, водяні), розвідувальні, пошукові, опорні, інженерно-геологічні, гідрогеологічні, гідротехнічні, будівельні, вибухові, вентиляційні та інші свердловини. У залежності від робочих органів (шарошок) шарошкові долота поділяють на різновиди: одно-, дво-, три-, чотири- та багатошарошкові (шести-, восьми-).

Рис 4.2.Шарошкові долота.

Алмазні долота

Алмаз – мінерал, поліморфна модифікація вуглецю. Кристали алмазу являють собою октаедри, ромбодекаедри та ін. Розміри кристалів від мікроскопічних до дуже великих масою до 3000 карат. Найбільший алмаз знайдено в ПАР вагою 3106 карат (1карат дорівнює 0,2 грама). Кристалічна структура атомна, відрізняється щільною упаковкою та рівномірним розподілом зв’язків у просторі. Це обумовлює велику густину (3520кг/ ), твердість та жорсткість алмазу. Мікротвердість алмазу у десять разів більша ніж кварцу та в шість разів більша ніж твердого сплаву. Модуль Юнга алмазу дорівнює 8,8 ·10МПа, тобто у два рази більший ніж у твердого сплаву та в чотири рази вищий ніж у сталі. Завдяки цим властивостям він має надзвичайно високу зносостійкість при терті ковзання. Поряд з перевагами алмаз має і вади. Алмаз дуже крихкий, має досконалу спаяність по октаедру. При температурі 1850°С у вакуумі алмаз перетворюється у графіт.

Рис 4.3.Алмазні долота.

Бурові долота для буріння з відбором керну

Буріння кільцевим вибоєм проводиться з метою відділення від масиву гірської породи і підйому на денну поверхню взірців порід для геологічних, гідрогеологічних, інженерно-геологічних та інших досліджень з метою виявлення складу, будови, механічних властивостей гірських порід розрізу, а також для вивчення геологічної будови родовища, визначення запасів нафти і газу, складання проектів розробки та для вирішення інших задач.

Взірець породи, який має форму циліндричного стовпця або колонки називають керном, тому буріння з відбором керна називають також колонковим. Керн утворюється на вибої свердловини у результаті оббурювання кільцеподібним буровим інструментом, який при бурінні геологорозвідувальних свердловин (на тверді корисні копалини, воду, структурних та ін.) називають коронкою, а при бурінні нафтових і газових свердловин –бурильною головкою.Коронка має менший розмір і тонкостінна, а бурильна головка – більші габарити, циліндричний корпус як у долота та має більшу товщину стінки. Чим тонша стінка, тим можна одержати більший діаметр керна при незмінному зовнішньому діаметрі буріння. Признаками якості керна є: діаметр керна та його цілісність, ступінь розмиву і забрудненості промивальною рідиною.

Рис. 4.4.Долота для буріння з відбором керну