0. Бурение скважин

0. Буровая вышка и буровое оборудование

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, стремянками или подъемником.

Вышки классифицируют по максимальной нагрузке, по раз­мерам — высоте и площади основания, по системе опирания и передачи нагрузки на основание, по степени разборности и спо­собам монтажа. Основные параметры вышек — максимальная нагрузка и размеры — высота и площадь основания.

Вышки подразделяются на мачтовые, имеющие одну или две опоры, и башенные, имеющие три или четыре опоры. Степень разборности вышки определяет монтажеспособность и транспор­табельность. Мачтовые секционные вышки состоят из нескольких сварных неразборных секций, собираемых обычно в горизонтальном положении, мачтовую вышку поднимают в собранном виде (рис 1.2). Башенные вышки собирают в верти­кальном положении из отдельных элементов, на что тратится больше времени, чем при монтаже мачтовых. В настоящее время в установках для бурения на континенте применяют вышки мачтового типа большой грузоподъемности 400—500 т и более. В установках для бурения на море, наоборот, используют прак­тически только башенные вышки, так как они не разбираются, но обладают большой устойчивостью.

Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответ­ствующей грузоподъемности.

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобож­дения бурильных труб.

Рис. 1.2 Мачтовая А–образная вышка

1 – площадка для обслуживания и ремонта кронблока; 2 – сварная секция;

3 – балкон; 4 – ноги вышки; 5 – подкос; 6 – маршевые лестницы

Ключ АКБ-ЗМ устанавливается между лебедкой и ротором на специальном фундаменте. Его основными частями яв­ляются блок ключа, каретка с пневматическими цилиндрами, стойка и пульт управления. Блок ключа - основной механизм, не­посредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы. Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной тру­бе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пуль­та управления. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера.

Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управ­ления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для ме­ханизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пуль­та посредством пневмоцилиндра.

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг - это механизм, соединяющий не вращаю­щиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидко­сти под давлением. Корпус вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа. Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жид­кости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.

Ротор передает вращательное движение бурильно­му инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колон­ны, создаваемый забойным двигателем. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной переда­чи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.

Привод буровой установки может быть дизельным, электри­ческим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим. Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необ­ходимой мощности. Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока отличается простотой в монтаже и эк­сплуатации, высокой надежностью и экономичностью, но применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический при­вод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двига­теля внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но в отличие от дизельного не содержат громозд­ких коробок перемены передач и сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.

Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяет­ся на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть - компрессорами, вырабатывающими сжатый воз­дух, используемый в качестве источника энергии для автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического клино­вого захвата и др.

Циркуляционная система буровой установки служит для сбо­ра и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. К привышечным сооружениям относятся:

1) помещение для размещения двигателей и передаточных ме­ханизмов лебедки;

2) насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей;

3) приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей;

4) запасные резервуары для хранения бурового раствора;

5) трансформаторная площадка для установки трансформатора;

6) площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;

7) стеллажи для размещения труб.

Буровое оборудование и инструмент

В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непос­редственно над долотом.

Турбобур - это многоступенчатая турбина (число ступеней до 350), каждая ступень которой состоит из статора, жестко соединенного с корпусом турбобура, и ротора, укрепленного на валу турбобура. Поток жидкости, стекая с лопаток статора, натекает на лопатки ротора, отдавая часть своей энергии на создание вращатель­ного момента, снова натекает на лопатки статора и т.д. Хотя каждая ступень турбобура развивает относительно небольшой момент, бла­годаря их большому количеству, суммарная мощность на валу турбобура оказывается достаточной, чтобы бурить самую твердую породу.

При турбинном бурении в качестве рабочей используется промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по буриль­ной колонне к турбобуру. С валом турбобура жестко соединено долото. Оно вращается независимо от бурильной колонны.

При бурении с помощью электробура питание электродви­гателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб.