vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
отдаленной буровой имеет небольшую помощь от специалистов аппарата управления, и его способность действовать будет зависеть от знаний, полученных при обучении, и от опыта работы на предыдущей скважине.
Хотя целесообразно обращаться к книге по каждому вопросу, монография такого типа может выполнять три основные функции.
Во-первых, эта книга может обеспечить инженера основными знаниями для углубленного
понимания промысловых операций, т. е. инженер может получить максимально возможную пользу от обучения на буровой.
Во-вторых, он может заполнить пробелы, которые неизбежно встречаются даже в лучших
практических и теоретических программах обучения, так как разнообразие проблем и ситуаций настолько велико в бурении и мало вероятно, что инженер встретится с каждой из них.
И, в-третьих, в книге собрана вся необходимая информация из различных источников, что
позволяет использовать ее в качестве справочника.
В книгу не вошли многие новейшие технологии и поэтому необходимо укреплять знание основ специальности.
Сегодня справедливо заявление Д. Э. Брентли, сделанное в предисловии к его «Справочнику по роторному бурению» (1960 г.): «Можно сказать с уверенностью, что инструменты и оборудование совершенствуются быстрее, чем их осваивает промышленность».
Полностью понимая основы бурения, инженер должен применять как существующие, так
иновейшие технологии для получения максимального эффекта. Будущие проблемы заставляют буровую индустрию и ее инженера работать на пределе возможностей. Нефтяные
игазовые месторождения можно экономично разрабатывать, если использовать последние достижения технологии. Успешное решение возникающих при этом проблем позволит поддержать стабильность добычи углеводородов в XXI веке.
Яхотел бы поблагодарить автора д-ра Рабиа и тех, кто участвовал в подготовке этой
книги, так как они создали образцовый справочник по бурению нефтяных скважин.
Д. С. С. ЛЕЙЕЛИН, руководитель отдела бурения и заканчивания скважин Британского
исследовательского центра, Санбери-на-Темзе.
ГЛАВА 1 НЕФТЯНАЯ СКВАЖИНА. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже кратко описаны состав буровой установки и соответствующее оборудование, а также основные этапы строительства нефтяной скважины. Это описание будет способствовать более детальному рассмотрению вопросов в последующих 12 главах (опытные инженеры могут пропустить эту главу).
СОСТАВ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
Буровая установка включает следующие элементы (рис. 1.1):
основной двигатель (главный привод), буровая вышка, под вышечное основание (фундамент), оборудование для спуско -подъёмных операций (СПО), буровые насосы,
противовыбросовое оборудование (превенторы).
ОСНОВНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ПРИВОДА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
В современных буровых установках в качестве основных энергоприводов используют двигатели внутреннего сгорания. Дизельное топливо—основное и легкодоступное сырье. На
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
некоторых буровых установках применяют двигатели, работающие на природном газе. Число и габариты главных двигателей зависят от назначения и характеристик буровой
установки. В буровых установках для неглубокого бурения (менее 1524 м) используют два двигателя мощностью 373—746 кВт. Для глубокого бурения применяют мощные буровые установки, которые снабжены тремя-четырьмя двигателями, способными развивать
мощность 2237 кВт.
Энергия к различным механизмам буровой установки передастся механическим или электрическим путем. При механической передаче (см. рис. 1.1) энергия от каждого двигателя передастся в общий узел, называемый трансмиссией 14, 18 (рис. 1.2).
Трансмиссия передает энергию лебедке и ротору через втулочно-роликовую цепь и
цепные колеса. При механической передаче энергии к буровым насосам применяют большие приводные ремни. При электрической передаче энергии дизельные двигатели устанавливают на некотором расстоянии от буровой установки и используют для приведения в действие мощных энергогенераторов.
9
Рис. 1.1. Буровая установка для роторного бурения:
а—наземное оборудование; б—устье скважины и оборудование под полом вышки; /—буровая вышка; 2—полати; 3—линия выхода бурового раствора из скважины; 4 — место бурильщика; 5 — вибрационное сито; 6—буровая лебедка; 7 —
основные двигатели; 8—приемная емкость бурового насоса; 9—буровой насос; 10—
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
главная передача (трансмиссия) от двигателей к лебедке и буровому насосу; // — привод к ротору от основного двигателя; 12 — подвышенное основание; 13 — стол ротора; 14 — пол вышки; 15 — стояк и буровой шланг; 16—ведущая труба; 17— вертлюг; 18 — крюк; 19 — четырех шкивный талевый блок; 20 — талевый канат; 21 — пятишкивный
кронблок; 22 — разрез пола вышки; 23, 30—верхний и нижний гидравлические превенторы;
24— выводные отверстия с клапанами и штуцерами для бурового раствора (верхний превентор закрыт); 25—кондуктор (первая колонна обсадных труб); 26— утяжеленная бурильная труба (УБТ); 27— долото; 28 — бурильная труба; 29 —
цементное кольцо между обсадными трубами и стенкой скважины. Стрелками показано направление потока бурового раствора
Генераторы вырабатывают электрический ток, который передается по проводам к электродвигателям, соединенным непосредственно с лебедкой, ротором, и буровым насосом. Основное преимущество дизельно - электрической системы состоит в том, что она исключает силовую трансмиссию. Кроме того, с применением дизельно - электрической
системы шум двигателей удален от места работы буровой бригады.
БУРОВАЯ ВЫШКА И ПОДВЫШЕННОЕ ОСНОВАНИЕ
Буровая вышка 1 (см. рис. 1.1, а) —достаточно высокая и прочная конструкция,
обеспечивающая спуск и подъем оборудования в скважину. Кроме того, вышка имеет рабочее место— полати 2 (см. рис, 1.1, а) для верхового рабочего во время
спускоподъемных операций.
Под вышечное основание 12 служит опорой для буровой вышки, лебедки и бурильной
колонны.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Спуско-подъемное оборудование состоит из лебедки, талевой системы и талевого каната
(см. гл. 2 и 3).
Лебедка —основной механизм буровой установки, позволяющий поднимать тяжелые грузы и опускать их с помощью проволочного каната, намотанного на барабан. Кроме того, с се помощью бурильщик, используя катушки, свинчивает или развинчивает бурильные трубы и другие соединения.
Талевая система включает два блока: кронблок 21 и талевый блок 19 (см. рис. 1.1, а).
Кронблок—это неподвижный блок, находящийся в верхней части вышки. Талевый блок перемещается вверх и вниз по вышке во время свинчивания - развинчивания труб. Каждый
блок имеет ряд шкивов, через которые проходит талевый канат. Один конец талевого каната, выходящий из кронблока, прикреплен под подвышечным основанием к специальному механизму крепления (мертвый конец), другой—намотан на барабан лебедки.
Использование каната длиной в несколько раз больше, чем одна струна, дает выигрыш в грузоподъемности.
После нескольких спуско-подъемных операций талевый канат перетягивают, т. с. его
снимают, отсекают около 9 м и подают в работу новую часть. Таким образом, одна и та же часть каната не остается в интервалах высоких напряжений (см. операции по смене каната в гл. 3).
Талевый канат представляет собой мощный проволочный трос, используемый при бурении и заканчивании скважины для подъема или спуска бурового оборудования массой несколько десятков тонн.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РОТОРНОГО БУРЕНИЯ
Оборудование для роторного бурения включает ротор и роторные вкладыши ротора, ведущую трубу и вкладыш (зажим) под трубу (рис. 1.3), вертлюг и бурильную колонну.
Основная функция ротора состоит в передаче вращательного движения через подшипники ведущей и бурильным трубам, а также долоту. Вращение долота необходимо для разрушения породы и бурения скважины. Вкладыши, кроме передачи вращения ведущей трубе, служат посадочным гнездом для клиньев.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Роторные клинья (рис. 1.4)—это специальные устройства, с закрепленными на внутренней поверхности зубчатыми эле-
ментами. Они необходимы для захвата бурильной колонны, подвешенной в скважине во время свинчивания или развинчивания замков бурильных труб или УБТ.
Мощность, требуемая для вращения ротора, передается от основных приводных двигателей через цепную передачу трансмиссии (см. рис. 1.1). Мощность может быть также передана непосредственно через вал, соединенный с двигателем — приводом ротора.
Ведущая труба имеет шестиугольную или квадратную форму. Ее основная функция заключается в передаче движения бурильной колонне, когда вкладыши ведущей трубы соединены с вкладышами ротора. Ведущая труба служит также каналом для подачи бурового раствора по бурильным трубам к долоту. Во время спускоподъемных операций ведущая труба находится в боковом отверстии меньшего диаметра (шурфе), пробуренном специально для этой цели.
Вертлюг (рис. 1.5) устанавливают над ведущей трубой. Его основная функция — исключить передачу вращательного движения от ведущей трубы или бурильной колонны к талевому канату. Это осуществляется
вращением нижней части вертлюга на мощных роликовых подшипниках. Поскольку вертлюг должен выдержать вес всей бурильной колонны, он должен быть очень прочным и иметь те же номинальные характеристики, что и талевый блок.
Вертлюг снабжен штропом, который устанавливают на крюке на нижнем конце талевого блока.
Штроп 1 изготовлен из термообработанной стали повышенной износостойкости. Отвод штропа 2 изготовлен из термообработанного стального сплава повышенной износостойкости и прочности (от действия высокого давления раствора). Крышка 3 служит опорой отвода. Основной элемент вертлюга — плавающая сменная самоустанавливающаяся труба 4, которая соединяется со стволом вертлюга- имеет
внизу уплотнительные кольца и изготовлена из цементируемой стали.
Верхний ряд конических роликов 5 (подшипник) воспринимает действие осевых нагрузок (направленных вверх) и исключает радиальные колебания. Кронштейны с амортизаторами 6
увеличивают рабочее пространство в буровой вышке. Основной нижний 7 и верхний 5 подшипники обеспечивают соосность вращающихся и неподвижных деталей вертлюга. Все вращающиеся детали вертлюга находятся в масле, утечку которого предупреждает удлиненное внутреннее кольцо 8 нижнего радиального подшипника.
Кроме того, можно подавать буровой раствор в ведущую трубу через боковое соединение—отвод, с помощью которого гибкий буровой шланг 15 соединяется с вертлюгом
(см. рис. 1.1). Буровой шланг присоединяется через стояк и поверхностную обвязку к буровым насосам.
Бурильная колонна состоит из бурильных труб, УБТ, элементов компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и долота.
Бурильная колонна служит средством передачи вращательного движения долоту, а также каналом для подачи бурового раствора.
Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) с большим наружным диаметром применяют в основном для обеспечения нагрузки на долото во время бурения. Опыт показал, что на долото должно быть приложено максимум 85 % общего веса УБТ. Остальной вес используется для растяжения бурильной колонны во избежание се продольного изгиба.
Элементы КНБК обычно включают УБТ, стабилизаторы и амортизаторы. Утяжеленные