Для выполнения операций технологии вращательного бурения требуются различные по функциональным назначениям машины, механизмы и оборудование.
Набор необходимых для бурения скважин машин, механизмов и оборудования, имеющих взаимосвязанные эксплуатационные функции и технические параметры, называется буровым комплексом. Центральным звеном бурового комплекса является буровая установка.
Буровая установка — это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций по строительству скважин.Современные буровые установки включают следующие составные части:
- буровое оборудование (талевый механизм, насосы, буровая лебедка, вертлюг, ротор, силовой привод и т.д.);
- буровые сооружения (вышка, основания, сборно-расборные каркасно-панельные укрытия приемные мостки и стеллажи);
- оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор подачи долота, механизмы для автоматизации спуско-подъемных операций, пневматический клиновой захват для труб, автоматический буровой ключ, вспомогательная лебедка, пневмораскрепитель, краны для ремонтных работ, пульт контроля процессов бурения, посты управления);
- оборудование для приготовления, очистки и регенерации бурового раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и илоотделители, подпорные насосы, емкости для химических реагентов, воды и бурового раствора);
- манифольд (нагнетательная линия в блочном исполнении, дроссельно-запорные устройства, буровой рукав);
- устройства для обогрева блоков буровой установки (тепло генераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для развода теплоносителя).
Буровая вышка.
Буровая вышка — это сооружение над скважиной для
спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и
обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб
между собой длиной 25 – 36 м.) после подъема их из скважины и защиты буровой
бригады от ветра и атмосферных осадков.
Различают
два типа вышек: башенные и мачтовые. Их изготавливают из труб или прокатной стали.
Башенная вышка представляет собой правильную
усеченную четырехгранную
пирамиду решетчатой конструкции.
Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные
(А - образные). Последние наиболее распространены.
А -
образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы,
но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.
Основные
параметры вышки — грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб),
размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.
Грузоподъемность вышки — это предельно допустимая
вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе
всего цикла проводки скважины.
Высота вышки определяет длину свечи, которую
можно извлечь из
скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше
длина свечи, тем на меньшее
число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента.
Сокращается и время последующей сбор-грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения
скважин на глубину 300
... 500 м используется вышка высотой 16 ... 18 м, глубину 2000 ... 3000 м — высотой — 42 м и на
глубину 4000 ... 6500 м — 53 м.
Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114 ... 168 мм
может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает на какую
глубину может быть осуществлено бурение
с помощью конкретной вышки.
Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой
бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств
механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек
составляет 2x2 м или 2.6x2.6 м, нижнего 8x8 м или 10x10 м.
Общая масса буровых вышек составляет несколько
десятков тонн.
Спуско-подъемный комплекс буровой установки
Спускоподъёмный комплекс буровой установки представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока, талевого (подвижного) блока, стального каната, являющегося гибкой связью между буровой лебёдкой и механизмом крепления неподвижного конца каната.
Кронблок устанавливается на верхней площадке буровой вышки . Подвижный конец А каната крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б — через приспособление к основанию вышки.
К талевому блоку присоединяется крюк , на котором
подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время
талевый блок и подъёмный крюк объединены в один механизм — крюкоблок.
В состав комплекса для
вращения бурильной колонны входит ротор , расположенный на полу буровой ,
вертлюг , подвешенный на крюке крюкоблока. Вертлюг посредством гибкого
бурового рукава и стояка передаёт буровой раствор под давлением в
бурильную колонну. Посредством вращателя
и квадратной ведущей трубы
крутящий момент ротора передаётся бурильной колонне и не передаётся
талевой системе.
Насосно – циркуляционный комплекс буровой установки.
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 выбуренной породы. Оставшаяся часть
энергии раствора затрачивается на подъём выбуренной породы и преодоление
сопротивлений в затрубном кольцевом пространстве .
Поднятый на поверхность к устью отработанный
раствор проходит по растворопроводу в
блок очистки , где из него удаляются в амбар
частицы выбуренной породы и поступает в резервуары с устройствами для восстановления его параметров; и снова
направляется в подпорные насосы.
Нагнетательная линия (манифольд) состоит из
трубопровода высокого давления, по которому раствор подаётся от насоса к стояку
и гибкому рукаву , соединяющему стояк
с вертлюгом . Манифольд оборудуется задвижками и
контрольно-измерительной аппаратурой. Для работы в районах с холодным климатом
предусматривается система обогрева трубопроводов.
Породоразрушающий инструмент.
Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен
для разрушения горной породы на забое при бурении скважины.
👉По принципу разрушения породы ПРИ
подразделяется на 3 группы:
v
ПРИ
режуще-скалывающего действия — применяется для разбуривания вязких, пластичных
и малоабразивных пород небольшой твердости;
v
ПРИ
дробяще-скалывающего действия — применяется для разбуривания неабразивных и
абразивных пород средней твердости, твердых, крепких и очень крепких;
v
ПРИ истирающе-режущего
действия — применяется для бурения в породах средней твердости, а также при
чередовании высокопластичных маловязких пород с породами средней твердости и
даже твердыми.
По назначению ПРИ подразделяется:
¨
Для бурения сплошным
забоем (без отбора керна) — буровые долота;
¨
Для бурения по
кольцевому забою (с отбором керна) — бурголовки;
¨
Для специальных работ
в пробуренной скважине (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне
(разбуривание цементного камня и т.д.).
По конструктивному исполнению ПРИ делится на три группы:
Ø
Лопастной (См. пункт
2.5.1.1);
Ø
Шарошечный (См. пункт
2.5.1.2);
Ø
Секторный (См. пункт
2.5.1.3).
По материалу породоразрушающих элементов ПРИ делится на четыре группы:
·
Со стальным
вооружением;
·
С твердосплавным
вооружением;
·
С алмазным
вооружением;
·
С
алмазно-твердосплавным вооружением.
