Буровые установки и сооружения
I. Техническая часть
Характеристика и краткое описание устройств
Буровые установки и сооружения
Процесс бурения сопровождается спуском и подъемом бурильной колонны в скважину, а также поддержанием ее на весу. Масса инструмента, с которой приходится при этом оперировать, достигает многих сотен килоньютонов. Для того чтобы уменьшить нагрузку на канат и снизить установочную мощность двигателей применяют подъемное оборудование (рис. 2.2), состоящее из вышки, буровой лебедки и талевой (полиспастовой) системы. Талевая система, в свою очередь, состоит из неподвижной части -- кронблока (неподвижные блоки полиспаста), устанавливаемого наверху фонаря вышки, и подвижной части -- талевого блока (подвижно-го блока полиспаста), талевого каната, крюка и штропов. Подъем-ное оборудование является неотъемлемой частью всякой буровой установки независимо от способа бурения.
Буровая вышка предназначена
для подъема и спуска бурильной
колонны и обсадных труб в скважину,
удержания бурильной ко-лонны
на весу во время бурения, а также
для размещения в ней талевой
системы, бурильных труб и части
оборудования, необхо-димого для осуществления
процесса бурения. Наиболее серьезной
опасностью при работе на буровых
вышках является частичное или полное
их разрушение. Основная причина, приводящая
к падению или разрушению вышек
-- недостаточный надзор за их состоянием
в процессе длительной эксплуатации.
По этим причинам были введены изменения
в правилах безопасности предусматривающие
обязательные периодические проверки
вышек, в том числе с полной
разборкой и ревизией их деталей,
а также испытания с
Кроме того, вышка должна
подвергаться тщательному осмотру
и проверке каждый раз до начала
буровых работ, перед спуском
обсадных колонн, освобождением прихваченной
бурильной или обсадной колонны,
при авариях и после сильных
ветров (15 м/с для открытой местности,
21 м/с для лесной и таежной местности,
а также когда вышка сооружена
в котловане). Вышки мачтового
типа монтируются в горизонтальном
положении, а затем подни-маются
в вертикальное положение при
помощи специальных уст-ройств. Транспортировка
вышки осуществляется в собранном
виде вместе с платформой верхового
рабочего в горизонтальном поло-жении
на специальном транспортном устройстве.
При этом тале-вая система не демонтируется
вместе с вышкой. При невозможно-сти
из-за условий местности
Одновременно с монтажом
буровой установки и установкой
вышки ведут строительство
Талевая система
В процессе проводки скважины
подъемная система выполня-ет различные
операции. В одном случае она служит
для про-ведения СПО с целью
замены изношенного долота, спуска,
подъема и удержания на весу бурильных
колонн при отборе керна, ловильных
или других работах в скважине,
а также для спуска обсадных труб.
В других случаях обеспечивает создание
на крюке необходимого усилия для
извлечения из скважины прихваченной
бурильной колонны или при
авариях с ней. Для обеспе-чения
высокой эффективно-сти при
В связи с изменением веса
бурильной колонны при подъеме
для обеспече-ния минимума затрат
вре-мени подъемная система должна
обладать способно-стью изменять скорости
подъема в соответствии с нагрузкой.
Она также слу-жит для
Подъемная система ус-тановки (рис. III.1) пред-ставляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, яв-ляющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и меха-низмом 7 крепления неподвижного конца каната. Кронблок 4 устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Под-вижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б -- через приспособление 7 к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк во многих случаях объединяют в один механизм -- крюкоблок.
Буровые лебёдки
Лебедка -- основной механизм
подъемной системы буровой
Буровая лебедка состоит из сварной рамы, на которой уста-новлены подъемный и трансмиссионный валы, коробка перемены передач (КПП), тормозная система, включающая основной (лен-точный) и вспомогательный (регулирующий) тормоза, пульт уп-равления. Все механизмы закрыты предохранительными щитами. Подъемный вал лебедки, получая вращение от КПП, преобра-зовывает вращательное движение силового привода в поступа-тельное движение талевого каната, подвижный конец которого закреплен на барабане подъемного вала. Нагруженный крюк под-нимается с затратой мощности, зависящей от веса поднимаемых труб, а спускается под действием собственного веса труб или та-левого блока, крюка и элеватора, когда элеватор опускается вниз за очередной свечой.
Лебедки снабжаются устройствами
для подвода мощности при подъеме
колонны и тормозными устройствами
поглощения освобождающейся энергии
при ее спуске. Для повышения к.
п. д. во время подъема крюка с
ненагруженным элеватором или ко-лонной
переменного веса лебедки или
их приводы выполняют
Мощность, передаваемая на лебедку, характеризует основные эксплуатационно-технические ее свойства и является классифи-кационным параметром.
Роторы
Роторы предназначены
для вращения вертикально подвешен-ной
бурильной колонны или
На рис. V.1 показана схема
ротора. Стол 5 имеет отверстие диаметром
250--1260 мм в зависимости от типоразмера
ротора. В отверстие стола
Сверху стол защищен оградой
8. Быстроходный ведущий вал 10 расположен
горизонтально на подшипниках 11, воспринимаю-щих
радиальные и горизонтальные нагрузки.
Вал 10 приводится: во вращение от цепной
звездочки 12 или с помощью вилки
кар-данного вала, расположенной
на конце вала. Ротор снабжен сто-пором
9, при включении которого вращение
стола становится не-возможным. Фиксация
стола ротора необходима при СПО
и бу-рении забойными
Буровые насосы и оборудование циркуляционной системы
Буровые насосы и циркуляционная система выполняют сле-дующие функции:
- нагнетание бурового
раствора в бурильную колонну
для обес-печения циркуляции в
скважине в процессе бурения
и эффектив-ной очистки забоя
и долота от выбуренной породы,
промывки, ликвидации аварий, создания
скорости подъема раствора в
затрубном пространстве, достаточной
для выноса породы на по-
- подвод к долоту
- подвод энергии к
На рис. VII. 1 показаны схема циркуляции бурового раствора и примерное распределение потерь напора в отдельных элемен-тах циркуляционной системы скважины глубиной 3000 м при бу-рении роторным способом.
В процессе бурения в большинстве случаев раствор цирку-лирует по замкнутому контуру. Из резервуаров 13 очищенный и подготовленный раствор поступает в подпорные насосы 14, кото-рые подают его в буровые насосы /. Последние перекачивают раствор под высоким давлением (до 30 МПа) по нагнетательной линии, через стояк 2, гибкий рукав 3, вертлюг 4, ведущую трубу 5 к устью скважины 6. Часть давления насосов при этом расходуется на преодоление сопротивлений в наземной системе. Далее буровой раствор проходит по бурильной колонне 7 (бу-рильным трубам, УБТ и забойному двигателю 9) к долоту 10. На этом пути давление раствора снижается вследствие затрат энергии на преодоление гидравлических сопротивлений.
Затем буровой раствор
вследствие разности давлений внутри
бурильных труб и на забое скважины
с большой скоростью выходит
из насадок долота, очищая забой
и долото от выбурен-ной породы. Оставшаяся
часть энергии раствора затрачивается
на подъем выбуренной породы и преодоление
сопротивлений в затрубном
Нагнетательная линия
состоит из трубопровода высокого дав-ления,
по которому раствор подается от насосов
/ к стояку 2 и гибкому рукаву 3,
соединяющему стояк 2 с вертлюгом 4.
Напор-ная линия оборудуется
Сливная система оборудуется устройствами для очистки и приготовления бурового раствора, резервуарами, всасывающей линией, фильтрами, нагнетательными центробежными насосами, задвижками и емкостями для хранения раствора.
Вертлюги
Вертлюг -- промежуточное
звено между поступательно
В вертлюгах есть устройства
для заливки, спуска масла и контроля
его уровня, а также сапун для
уравновешивания с атмосферным
давлением паров внутри корпуса,
создающего-ся при нагреве в процессе
работы. Это устройство не пропуска-ет
масло при транспортировке
Типоразмер вертлюга определяется
динамической нагрузкой, которую он
может воспринимать в процессе вращения
бурильной колонны, допустимой статической
нагрузкой и частотой вращения, предельным
рабочим давлением
Силовые приводы буровых установок
Приводом буровой установки
называется совокупность дви-гателей
и регулирующих их работу трансмиссий
и устройств, преобразующих тепловую
или электрическую энергию в
механи-ческую, управляющих механической
энергией и передающих ее исполнительному
оборудованию -- насосам, ротору, лебедке
и др. Мощность привода (на входе
в трансмиссию) характери-зует основные
его потребительские и
В зависимости от используемого
первичного источника энер-гии приводы
делятся на автономные, не зависящие
от системы энергоснабжения, и неавтономные,
зависящие от системы энер-госнабжения,
с питанием от промышленных электрических
се-тей. К автономным приводам относятся
двигатели внут-реннего
В соответствии с кинематикой установки привод может иметь три основных исполнения: индивидуальный, групповой и ком-бинированный или смешанный.
Индивидуальный привод --
каждый исполнительный меха-низм (лебедка,
насос или ротор) приводится от электродвига-телей
или ДВС независимо друг от друга.
Более широко этот вид привода
распространен с
Групповой привод -- несколько двигателей соединены сум-мирующей трансмиссией и приводят несколько исполнительных механизмов. Его применяют при двигателях внутреннего сго-рания.
Комбинированный привод -- использование индивидуального и группового приводов в одной установке. Например, насосы приводятся от индивидуальных двигателей, а лебедка и ротор от общего двигателя. Во всех случаях характеристики привода должны наиболее полно удовлетворять требуемым характери-стикам исполнительных механизмов.
Потребителями энергии буровой установки являются:
в процессе бурения -- буровые насосы, ротор (при роторном бурении), устройства для приготовления и очистки бурового раствора от выбуренной породы; компрессор, водяной насос и др.;
при спуске и подъеме колонны труб -- лебедка, компрессор, водяной насос и механизированный ключ.
Приводы также делятся
на главные (приводы лебедки, насосов
и ротора) и вспомогательные (приводы
осталь-ных устройств и
Гибкость характеристики
-- способность силового привода
автоматически или при участии
оператора в процессе работы быстро
приспосабливаться к изменениям
нагрузок и частот вра-щения исполнительных
механизмов. Гибкость характеристики
зависит от коэффициента приспособляемости,
диапазона регу-лирования
Коэффициент гибкости характеристики определяется отно-шением изменения частоты вращения к вызванному им откло-нению момента нагрузки. Он пропорционален передаточному отношению и обрат-но пропорционален коэффициенту перегрузки.
Приемистостью называется интенсивность осуществления переходных процессов, т. е. время, в течение которого двига-тель и силовой привод реагируют на изменение нагрузки и из-меняют частоту вращения.
Приспособляемость -- свойство
силового привода изменять крутящий
момент и частоту вращения в зависимости
от момен-та сопротивления. Собственная
приспособляе-мость -- свойство двигателя
приспособляться к внешней на-
Оборудование для герметизации устья скважины
В настоящее время при бурении не только разведочных, но и эксплуатационных скважин широко применяется оборудова-ние для герметизации устья скважин. Раньше это оборудование использовали в основном для борьбы с выбросами жидкости и газа при АВПД. В связи с применением более легких растворов для бурения давление в скважине в процессе бурения регулируют при помощи превенторов. Изменились требования к охране окружающей среды и недр земли.
Для герметизации устья скважины используют три вида превенторов: плашечные -- глухие или проходные для полного перекрытия отверстия или кольцевого пространства, если в сква-жине находится колонна труб; универсальные -- для пере-крытия отверстия в скважине, если в ней находится любая часть бурильной колонны: замок, труба, ведущая труба; вра-щающиеся -- для уплотнения устья скважины с вращающей-ся в ней трубой или ведущей трубой. Ни плашечные, ни универсальные превенторы не рассчитаны на вращение колонны, если они полностью закрыты.
Плашечные превенторы
Превентор (рис. ХШ.2) состоит из стального литого корпуса 7, к которому на шпильках крепятся крышки / четырех гидравлических цилиндров 2. В полости А цилиндра 2 размещен главный поршень 3, укрепленный на што-ке 6. Внутри поршня размещен вспомогательный поршень 4, служащий для фиксации плашек 10 в закрытом состоянии от-верстия Г ствола скважины. Для закрытия отверстия плашками жидкость, управляющая их работой, поступает в полость А, под действием давления которой поршень перемещается слева на-право.
Вспомогательный поршень 4 также перемещается вправо, и в конечном положении он нажимает на кольцо-защелку 5 и фиксирует тем самым плашки 10 в закрытом состоянии, что исключает самопроизвольное их открытие. Чтобы открыть от-верстие Г ствола, надо передвинуть плашки влево. Для этого управляющая жидкость должна быть подана под давлением в полость В, которая перемещает вспомогательный поршень 4 по штоку 6 влево и открывает защелку 5. Этот поршень, дойдя до упора в главный поршень 3, передвигает его влево, тем са-мым раскрывая плашки. При этом управляющая жидкость, на-ходящаяся в полости Ј, выжимается в систему управления.
Плашки 10 превентора могут быть заменены в зависимости от диаметра уплотняемых труб. Торец плашек по окружности уплотняется резиновой манжетой 9, а крышка 1 -- проклад-кой //. Каждый из превенторов управляется самостоятельно, но обе плашки каждого превентора действуют одновременно. Отверстия 8 в корпусе 7 служат для присоединения превентора к манифольду. Нижним торцом корпус крепится к фланцу устья скважины, а к верхнему его торцу присоединяется универсаль-ный превентор.
Как видно, плашечный превентор
с гидравлическим управ-лением должен
иметь две линии управления: одну
для управ-ления фиксацией
Универсальные превенторы
Универсальный превентор предназначен для повышения на-дежности герметизации устья скважины. Его основной рабочий элемент -- мощное кольцевое упругое уплотнение, которое при открытом положении превентора позволяет проходить колонне бурильных труб, а при закрытом положении---сжимается, вследствие чего резиновое уплотнение обжимает трубу (веду-щую трубу, замок) и герметизирует кольцевое пространство между бурильной и обсадной колоннами. Эластичность резино-вого уплотнения позволяет закрывать превентор на трубах различного диаметра, на замках и УБТ. Применение универ-сальных превенторов дает возможность вращать и расхажи-вать колонну при герметизированном кольцевом зазоре.
Кольцевое уплотнение сжимается
либо в результате непо-средственного
воздействия гидравлического
Универсальные превенторы со
сферическим уплотняющим
Универсальный гидравлический
превентор со сферическим уплотнением
плунжерного действия (рис. XIII.4) состоит
из корпуса 3, кольцевого плунжера 5 и
кольцевого резинометал-лического
сферического уплотнителя /. Уплотнитель
имеет форму массивного кольца, армированного
металлическими вставками двухтаврового
сечения для жесткости и
При подаче рабочей жидкости
под плунжер 5 через отвер-стие в
корпусе превентора плунжер перемещается
вверх и об-жимает по сфере уплотнение
/ так, что оно расширяется к
цент-ру и обжимает трубу, находящуюся
внутри кольцевого уплот-нения. При
этом давление бурового раствора в
скважине будет действовать на плунжер
и поджимать уплотнитель. Если в
сква-жине нет колонны, уплотнитель
полностью перекрывает отвер-
Вращающиеся превенторы
Вращающийся превентор применяется для герметизации устья скважины в процессе ее бурения при вращении и расхаживании бурильной колонны, а также при СПО и повышенном давлении в скважине. Этот превентор уплотняет ведущую тру-бу, замок или бурильные трубы, он позволяет поднимать, спускать или вращать бурильную колонну, бурить с обратной промывкой, с аэрированными растворами, с продувкой газо-образным агентом, с равновес-ной системой гидростатическо-го давления на пласт, опробо-вать пласты в процессе газо-проявлений.
II. Технологическая часть
1. Бурение нефтяных и газовых скважин
Ознакомление с приёмами ручной подачи долота, бурение с помощью регулятора подачи долота, обучение бурению ротором.
Когда долото подаётся на забой, на него необходимо создать определённую нагрузку. Эта операция выполняется с пульта бурильщика. Бурильщик при помощи так называемой кочерги осуществляет спуск инструмента, а затем постепенно, очень медленно разгружает вес с крюка на долото. Нагрузка на талевый канат определяется по индикатору веса. На индикаторе цена деления может быть различна. При подвешенной талевой системе, но ненагруженном крюке индикатор веса покажет значение, соответствующее весу талевой системы.
Нагрузка на долото должна
быть равна не более 75% веса колонны
УБТ. Например, имеется компоновка:
100 м УБТ и 1000 м бурильных труб.
Пусть вес колонны УБТ
Роторы применяют для передачи вращения колонне бурильных труб в процессе бурения, поддержания ее на весу при спускоподъёмных операциях и вспомогательных работах.
Ротор -- это редуктор передающий
вращение вертикально подвешенной
колонне от горизонтального вала
трансмиссии. Станина ротора воспринимает
и передает на основание все нагрузки,
возникающие в процессе бурения
и при спускоподъемных
В проходное отверстие ротора вставляются 2 вкладыша. Затем в зависимости от диаметра труб на ротор ставятся соответствующие клинья, которые присоединяются к четырём параллелям. Параллели в свою очередь приводятся в движение при помощи ПКР (пневматические клинья ротора), которые крепятся с противоположной стороны от вала ротора. При помощи педали, которая находится на пульте, бурильщик поднимает, либо опускает клинья.
Когда начинается бурение, клинья снимают с ротора, освобождая тем самым квадратное отверстие вкладышей. Затем в этом отверстии фиксируется так называемый кельбуш - подвижно закреплённая на ведущей трубе гайка, которая двигается по ней вверх-вниз. Дальше с помощью трансмиссии задаются необходимые обороты ротора, и он приводится во вращение с пульта бурильщика.
Ознакомление с методикой рациональной отработки долот.
Чтобы рационально отработать долото, необходимо выполнить норму по проходке. По мере углубления забоя породоразрушающий инструмент изнашивается, и для того, чтобы износ не произошёл раньше времени, необходимо соблюдать режим бурения.
Режим бурения включает в себя обороты ротора или забойного двигателя, нагрузку на долото и давление в насосах (на стояке). Так, для правильной отработки долота нагрузка на него должна составлять на более 75 % веса колонны УБТ. Перегрузка долота может обернуться его преждевременным износом или сломом шарошки, а недогрузка - падением проходки. Обороты ротора и давление на стояке задаются по геолого-техническому наряду.

- Бурые лесные почвы
- Бурятмясопром
- Бурятский Этнос
- Бурятское народное искусство как средство формирования этнокультурной компетентности младших школьников
- Бутадиен-стирольные каучуки, получаемые в растворе и эмульсии
- Бутики.Организация рабочего места
- Бутиловый спирт
- Буровые расстворы
- Буровые растворы
- Буровые растворы
- Буровые растворы
- Буровые реагенты и растворы для их приготовления
- Буровые роторы, проектирование и изготовление роторов
- Буровые скважины