Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин

Автор статьи
Владимир Хомутко
Время на чтение: 10 минут
АА
17065
Отправим материал вам на:

CAPTCHA
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку своих персональных данных
Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин

Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин – это целый комплекс технологических устройств, инструментов и приспособлений, обеспечивающий сам процесс бурения  и промывку скважины с извлечением из неё остатков разбуренных пород. Центральное звено любого бурового комплекса – это буровая установка (буровая вышка).

Буровая вышка

Буровая установка для бурения нефтяных скважин представляет собой комплекс буровых механизмов, машин и оборудования, который монтируется непосредственно на точке бурения и обеспечивает весь процесс обустройства скважин.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2020 году?

Просмотреть результаты

Загрузка ... Загрузка ...

Буровая установка для бурения нефтяных скважин

Буровая вышка

Основными элементами современной буровой установки являются:

  • вышечный блок;
  • блок насосного оборудования;
  • силовые  приводы;
  • блок для приготовления бурового раствора;
  • блок очистки бурового раствора (часто совмещен с предыдущим блоком);
  • оборудование для бурения:
  1. ротор;
  2. вертлюг;
  3. талевый механизм;
  4. буровая лебедка;
  5. насосы;
  6. силовой привод и так далее.
  • буровые сооружения:
  1. буровая вышка;
  2. комплект оснований;
  3. укрытия сборно-разборного или каркасно-панельного типа;
  4. комплект стеллажей;
  5. приемные мостки.
Полезная информация
1Оборудование, механизирующее наиболее трудоемкие виды работ
  1. устройство для регулировки подачи долота;
  2. механизмы, позволяющие автоматизировать спусковые и подъемные операции;
  3. клиновой пневматический захват для труб;
  4. буровой автоматический ключ;
  5. вспомогательная лебедка;
  6. пневматический раскрепитель;
  7. краны для проведения ремонта;
  8. пульт для контроля за процессами бурения;
  9. управляющие посты.
  • оборудование, обеспечивающее приготовление, регенерацию и  очистку буровых растворов:
  1. устройство для приготовления раствора;
  2. комплект вибросит;
  3. отделители ила и песка;
  4. подпорные насосы;
  5. комплект емкостей для буровых растворов, воды и  химреагентов.
  • манифольд:
  1. блочная нагнетательная линия;
  2. запорные устройства дроссельного типа;
  3. буровой рукав.
  • оборудования, обеспечивающее обогрев элементов буровой установки:
  1. теплогенераторы;
  2. радиаторы отопления;
  3. коммуникации, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя.

Основное назначение вышечного блока:

  • подвешивание талевой системы и крепящихся к ней бурильных труб;
  • размещение  оборудования, обеспечивающего спуск и подъем насосно-компрессорных,  обсадных и  бурильных элементов трубных колонн;
  • размещение  устройств, обеспечивающих подачу и вращение бурового  инструмента.

В блоке силового привода размещаются дизельные или электрические силовые установки, компрессоры,  редуктора и коробки передач.

В насосном блоке  расположены  насосные установки вместе со своими силовыми агрегатами.

В состав блока для приготовления и последующей регенерации буровых растворов входят:

  • емкости для приема и хранения бурового раствора, как для находящегося в процессе рабочей циркуляции, так и для создания необходимого запаса этой жидкости;
  • устройства, обеспечивающие приготовление раствора:
  • глиномесительное оборудование;
  • БПР (блок приготовления раствора) и так далее.
  • очистительное оборудования для регенерации бурового раствора:
  • комплект вибросит;
  • отделители ила и песка;
  • дегазационные устройства;
  • отстойники.

Комплекс, обеспечивающий спуск и подъем оборудования на скважине, является механизмом полиспастного типа, и включает в себя следующие основные элементы:

  • кронблок;
  • подвижный  талевый блок;
  • буровая лебедка;
  • механизм крепления конца каната (неподвижного);
  • сам стальной канат, который обеспечивает гибкую связь между двумя предыдущими устройствами.

Кронблок  монтируется в верхней части буровой вышки. Подвижный конец каната  закрепляется на барабане буровой лебедки, а его  неподвижный конец посредством механизма крепления закрепляется у основания вышки. На талевый блок вешается крюк, за который при помощи строп подвешивают или вертлюг, или элеватор для спуска/подъема трубных колонн.  На  современных спуско-подъемных комплексах крюк и талевый блок, как правило, объединяют в единый механизм, называемый  крюкоблоком.

Читать также: Как правильно использовать термометр для нефтепродуктов?Как правильно использовать термометр для нефтепродуктов?
Буровая установка для бурения нефтяных скважин

Конструкция нефтяных буровых установок

Технологический инструмент, применяемый при бурении скважин

Понятие «буровой инструмент» объединяет в себе все  приспособления и механизмы, которые используются для бурения скважин и шпуров, а также при работах по  ликвидации возникающих аварийных ситуаций. По своему назначению буровой инструмент делится на:

  • технологический;
  • специальный;
  • аварийный;
  • вспомогательный.

Конструктивные особенности и номенклатура бурового инструмента меняются в зависимости от:

  • области применения (какие скважины бурят – геологоразведочные, взрывные, эксплуатационные, нагнетательные и так далее);
  • способа бурения;
  • диаметра скважины;
  • характеристик разбуриваемых пород.

При помощи технологического инструмента непосредственно осуществляется бурение, которое заключается в разрушении горных пород и транспортировке на поверхность их разрушенных остатков. Такой инструмент еще называют породоразрушающим или забойным.

В его состав входят:

  • долота и коронки;
  • кернорватели;
  • различные виды труб (колонковые, шламовые, бурильные трубы (обычные и утяжеленные);
  • комплект переходников;
  • набор сальников и так далее.

Строение углеводородных месторождений нефти и газа представлено в основном горными породами осадочного вида.

Основные физико-механические свойства таких пород, которые непосредственно влияют на буровой процесс:

  • упругость;
  • пластичность;
  • твердость;
  • сплошность;
  • абразивность.

Основным породоразрушающим инструментом, обеспечивающим бурение скважин, является долото.

Буровая установка для бурения нефтяных скважин

По принципу действия, с помощью которого происходит разрушение породы, долота подразделяются на следующие виды:

  • режуще-скалывающие –  разрушение породы происходит при помощи  лопастей, наклоненных в сторону вращения инструмента (используются при бурении мягких горных пород);
  • дробяще-скалывающие – порода разрушается либо зубьями, либо  штырями, размещенными на шарошках; шарошки вращаются вокруг как вокруг оси долота, так и вокруг собственной оси; в процессе вращения долота, помимо дробящего воздействия штырей или зубьев, в процессе их проскальзывания по забою порода также  скалывается (срезается) породу, что значительно повышает эффективность бурового процесса;
  • истирающе-режущие – разрушение породы производится при помощи  алмазных зерен или твердосплавных штырей, которые расположены на торцах долота или на лопастных кромках этого инструмента; такие долота применяют при бурении среднетвердых пород  неабразивного типа и твердых горных пород;  лопастные долота, армированные штырями из твердых сплавов или  алмазными зернами, используются для разбуривания пород, которые перемежаются по твердости и абразивности.

Лопастные виды долот

В зависимости от типа своей  конструкции, а также от оснащенности твердосплавными элементами, долота лопастного типа используют при бурении:

  • мягких пород;
  • пород  средней твердости;
  • мягких пород, в которых есть малоабразивные средние пропластки;
  • при необходимости разбурить  цементные пробки  или металлические детали нижней части  обсадных трубных колонн;
  • при необходимости расширения скважинного ствола.

В настоящее время на практике применяются следующие виды лопастных долот:

  • двухлопастные с проточной промывкой (диаметр варьируется от 76-ти до 165,1 миллиметра);
  • трехлопастные с проточным или гидромониторным видом промывки (диаметры – от 120,6 до 469,9 миллиметров);
  • трехлопастные долот с  истирающе-режущим принципом действия с проточной промывкой или промывкой с помощью гидромонитора (диаметр – от 190,5 до 269,9 миллиметров);
  • шестилопастные истирающе-режущие долота с двумя типами промывки (диаметр – от 76-ти до 269,9 миллиметров);
  • пикообразные с проточной промывкой (диаметр – от 98,4 до 444,5 миллиметров).

В настоящее время промышленность производит такие типы долот лопастного вида (к пикообразным – не относится):

  • долота для бурения мягких пород (литера М);
  • для мягких пород со среднетвердыми  пропластками (МС);
  • для абразивных мягких абразивных пород со среднетвердыми  пропластками (МСЗ);
  • для среднетвердых пород (С);
Читать также: Необходимое оборудование для нефтепереработкиНеобходимое оборудование для нефтепереработки

Пикообразные лопастные долота бывают двух видов:

  • применяемые для расширения скважинного ствола (литера Р);
  • для разбуривания металлических элементов и  цементных пробок в нижней части обсадной колонны (Ц).

Долота с шарошками

Как в нашей стране, так и во многих зарубежных нефтегазодобывающих странах бурение газовых и нефтяных, как правило, производится при помощи шарошечных долот  с шарошками конической формы. Долота шарошечного типа используются для производства  сплошного бурения скважин самого разного назначения (добывающих, разведочных, нагнетательных и так далее). Очистка забоя при использовании таких долот производится либо при помощи сжатого воздуха, либо промывочными растворами.

Буровая установка для бурения нефтяных скважин

Долото шарошечное буровое d=76-490 мм

Если сравнивать такой инструмент с описанным выше лопастным, то он имеет ряд несомненных преимуществ, а именно:

  • площадь непосредственного контакта с забоем у долот с шарошками гораздо меньше, чем у долот  лопастного типа, однако общая длина их рабочих кромок гораздо больше, что дает возможность существенно повысить эффективность бурового процесса;
  • шарошки по забою перекатываются, а лопасти – скользят, поэтому износостойкость шарошечных долот гораздо выше, чем лопастного инструмента;
  • из-за того, что шарошки по забою  перекатываются, потребляемый инструментом крутящий момент относительно мал, что сводит к минимуму возможность заклинивания шарошечных долот.

Изготовление долот шарошечного типа регламентировано  ГОСТ-ом номер 20692-75.

Согласно этому нормативному документы, такой инструмент выпускают в трех исполнениях – одно-, двух- и трехшарошечные долота. Самыми распространенными являются трехшарошечные инструменты.

По критерию конструкции и расположения на инструменте продувных и промывочных каналов, такие  долота делятся на:

  • долота с центральной промывкой (литера  Ц)
  • с центральной продувкой (П);
  • с боковой промывкой гидромонитором (Г);
  • с боковой продувкой (ПГ).

Алмазные бурильные долота

Алмазный буровой инструмент представляет собой твердосплавную алмазонесущую  рабочую матрицу в стальном корпусе, который оборудован  внутренней  присоединительной замковой резьбой конусного вида.

Такой буровой инструмент различается по форме рабочей матрицы, по качественным характеристикам используемых  алмазов, а также по применяемых промывочным системам.

Твердосплавную алмазонесущую матрицу алмазного долота  изготавливают методами порошковой металлургии из металлических порошков.

Такие металлосодержащие порошки хорошо удерживают алмазы и дают возможность изготавливать рабочие матрицы с разной твердостью и  износостойкостью. Наилучшими показателями по таким качественным характеристикам, как прочность, износостойкость и теплопроводность, обладают алмазные матрицы  на основе вольфрама.

При изготовлении бурильных головок алмазного бурового инструмента применяются так называемые технические алмазы  массой от 0,05 до 0,34 карата.  При производстве такого  долота, к примеру,  диаметром 188 миллиметров, расходуется от 400 до 650 карат (от двух до двух с половиной тысяч алмазных зёрен).

 

Бурильные головки алмазных долот изготавливаются в двух модификациях:

  • однослойные (типы КР. КТ, ДР, ДТ т ДК), на которых алмазные зерна размещены в поверхностном слое рабочих кромок  металлических  матриц по определённым схемам;
  • импрегнированные (тип ДИ)Ю на которых мелкие алмазные зерна распределены равномерно по всей матрице.
Буровая установка для бурения нефтяных скважин

Алмазный буровой инструмент

Алмазные долота бывают следующих типов:

  • с поверхностным расположением алмазов;
  • импрегированные (алмазы размещены на поверхности до 8 миллиметров);
  • инструменты особых конструкций;
  • с радиальным расположением каналов и с наружной поверхностью  биконического вида (ДР);
  • с напорным каналом и  с тораидальными выступами (ДК);
  • с синтетическим типом размещения  алмазных зерен (С);
  • с импрегированными алмазными зернами (И);
  • лопастные (ДЛ);
  • с внутренним конусом (ДВ);
  • импрегированные с заостренными торцами лопастей (ДИ);
  • универсальные (ДУ).

Такой породоразрушающий инструмент применяется при бурении глубоких (более трех километров) скважин. Стойкость алмазного инструмента по сравнению с шарошечным выше в 20- 30 раз.

Виды забойных двигателей

В качестве таких силовых установок в процессе бурения используются турбобуры, электробуры и винтовые двигатели, которые ставятся  сразу над долотом.

Владимир Хомутко

Турбобур представляет собой многоступенчатую турбину с количеством ступеней до 350. В состав каждой ступени входит жестко соединенный с корпусом статор и закрепленный на валу устройства ротор. Стекая по лопаткам статора, поток жидкости воздействует на роторные   лопатки, тратя часть  энергии на получение вращательного момента.

Затем этот поток вновь натекает на статорные лопатки, и процесс повторяется. Несмотря на то, что каждая отдельная ступень турбобура способна развивать небольшой крутящий момент, из-за их большого количества суммарной мощности, подаваемой на   вал устройства, вполне достаточно для бурения горных пород с высокой твердостью.

При таком способе бурения рабочей жидкостью выступают промывочные растворы, поступающие  с поверхности к турбобуру через  бурильную колонну. Долото жестко прикреплено к валу турбобура и вращается независимо от колонны буровых труб.

Бурение с использованием электробура подразумевает подачу электрической энергии на электродвигатель посредством укрепленного внутри буровой колонны  кабеля. При таком методе производства работ вращается только вал двигателя с закрепленным на нем долотом, а корпус устройства и бурильная колонна – неподвижны.

Основные элементы конструкции двигателя винтового типа – это ротор и статор.

Внутренняя поверхность стального корпуса статора покрыта слоем специальной резины и имеет форму винтовой многозаходной поверхности. Ротор, изготовленный также из стали, в свою очередь, имеет форму многозаходного винта, количество винтовых линий которого меньше на одну, чем у поверхности статора.

Буровая установка для бурения нефтяных скважин

Ротор размещается в статоре с эксцентриком. Эксцентрик, а также разница количества статорных и роторных винтовых линий позволяют  контактирующим поверхностям образовывать ряд шлюзов (замкнутых полостей) – шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца, с  пониженным значением давления у нижнего шлюза. Этими шлюзами перекрывается свободное движение через двигатель подаваемой жидкости, что позволяет создавать в шлюзах с помощью жидкостного  давления передаваемый долоту  вращательный момент.

Рейтинг автора
Автор статьи
Владимир Хомутко
Написано статей
195
Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин
Оцените статью: 1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...