Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

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 основные блоки:

Вышечный блок;
• Насосный блок;
• Блок силового привода;
• Блок приготовления и очистки бурового раствора.
- 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).
Вышечный блок предназначен для подвешивания талевой системы и размещения бурильных труб, оборудования для спуска и подъема бурильных, обсадных и других труб, оборудования для подачи и вращения инструментов.
Блок силового привода предназначен для размещения силовых установок, дизелей или электродвигателей, редукторов, компрессоров, коробки передач.
Насосный блок предназначен для размещения насосных приводов вместе с приводом.
Блок приготовления и очистки бурового раствора включает в себя приемные и запасные емкости для хранения раствора, находящегося в циркуляции и создания необходимого его запаса. Средства приготовления раствора: глиномешалки, блоки приготовления раствора (БПР) и другие емкости. Средства очистки бурового раствора: вибросита, песко- и илоотделители, отстойники, дегазаторы.
В ГОСТ 16293-82 включено 11 классов буровых установок, главными параметрами которых являются допускаемая нагрузка на крюке и условный диапазон глубин бурения. Соответственно в шифре буровых установок указывают условную глубину бурения и до пускаемую нагрузку на крюке. К важным отличительным признакам, указываемым в шифре буровой установки, относится тип силового привода (Д – дизельный, ДГ – дизельно-гидравлический, ДЭР – дизель-электрический регулируемый, Э – электрический на переменном токе, ЭП – электрический на постоянном токе и др.) и монтажеспособность буровой установки ( У – универсальная монтажеспособность).

1. Спуско-подъемный комплекс буровой установки

Спускоподъёмный комплекс буровой установки (рис. 4.4.) представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебёдкой 6 и механизмом 7 крепления неподвижного конца каната. Кронблок 4 устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Подвижный 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 подъёмный крюк объединены в один механизм – крюкоблок.

2. Комплекс для вращения бурильной колонны

На рис. 4.5 представлен комплекс для вращения бурильной колонны. В его состав входит ротор 2, расположенный на полу буровой 1, вертлюг 6, подвешенный на крюке крюкоблока 8. Вертлюг посредством гибкого бурового рукава 4 и стояка 7 передаёт буровой раствор под давлением в бурильную колонну. Посредством вращателя 2 и квадратной ведущей трубы 3 крутящий момент ротора передаётся бурильной колонне и не передаётся талевой системе.


Вопрос: Перечислите, что входит в состав комплекса для вращения буровой колонны.


3. Насосно-циркуляционный комплекс буровой установки.

На рис. 4.6. показана схема циркуляции бурового раствора и примерное распределение потерь напора в отдельных элементах циркуляционной системы скважины глубиной 3000 м. Из резервуаров 13 очищенный и подготовленный раствор поступает в подпорные насосы 14, которые подают его в буровые насосы 1. 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 (бурильным 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 выбуренной породы. Оставшаяся часть энергии раствора затрачивается на подъём выбуренной породы и преодоление сопротивлений в затрубном кольцевом пространстве 8.
Поднятый на поверхность к устью 6 отработанный раствор проходит по желобу 11 в блок очистки 12, где из него удаляются в амбар 15 частицы выбуренной породы и поступает в резервуары 13 с устройствами 16 для восстановления его параметров; и снова направляется в подпорные насосы.
Нагнетательная линия (манифольд) состоит из трубопровода высокого давления, по которому раствор подаётся от насоса 1 к стояку 2 и гибкому рукаву 3, соединяющему стояк 2 с вертлюгом 4. Манифольд оборудуется задвижками и контрольно-измерительной аппаратурой. Для работы в районах с холодным климатом предусматривается система обогрева трубопроводов.

В дополнение ко всему можно рассмотреть буровые установки в Атырауской области. Здесь занимаются бурением нефтяных и газовых скважин такие крупные компании, как Тенгизшевройл, Аджип ККО, КаспийОйлГаз, КазМунайГаз, Сайпен и др. Вместе с ними работают как отечественные компании АтырауМунайГаз, КаспийНефть, так и зарубежные Halliburton, MI Swaco, Slumberger. В Атырауской области имеются такие площади бурения, как Айранкуль, Балыкши, Тенгиз, на Каспийском море, и все они с многочисленными количествами месторождений. На этих месторождениях установлены буровые установки Р-80, Р-85, 3Д Уралмаш, УБВ 600 и на море плавательная буровая установка ПБУ «Лотос». Имеются также и старые скважины, которые подлежат капитальному ремонту.

Задание на дом: Какие месторождения имеются в Мангистауской и Атырауской областях? На каких установках ведутся работы?
Подсказка: заказчики – Сайпен, КаспийНефть, КаспийОйлГаз, подрядчики – КазМунайГаз, АтырауМунайГазГеология-Бурение, МангистауМунайГаз.

Тест
• Задача бурового насоса:
1. обеспечение дополнительного разрушения горной породы на забое промывочной жидкостью.
2. подведение гидравлической мощности к турбобуру, подачи промывочной жидкости в скважину, очистку забоя от шлама и вынос его на поверхность.
3. очистка промывочной жидкости от шлама в элементах очистной системы.

• Что входит в состав талевой системы?
1. неподвижный кронблок, подвижный талевый блок, канат, буровой крюк, штропы.
2. вертлюг, толевый блок, насосы, манифольд.
3. буровая вышка, буровая лебедка, кронблок, толевый блок.

• Каковы функции бурового шланга (напорного рукава).
1. по буровому шлангу промывочная жидкость поступает в неподвижную часть вертлюга.
2. по буровому шлангу промывочная жидкость из кольцевого канала поступает в амбар.
3. для подачи промывочной жидкости от неподвижного стояка перемещающемуся вертлюгу.
практика
Чтобы иметь детальное представление того или иного агрегата буровой установки можно просмотреть учебный видеофильм «Наземные сооружения для строительства скважин» на примере буровой установки 3Д Уралмаш 86, которая имеется в Мангистауской области, на пл. Ракушечное.

Домашнее задание
Просмотрев фильм, ответьте на следующие вопросы:
1. Как вы можете описать буровую вышку установки 3Д Уралмаш 86 (тип, высота, грузоподъемность)?
2. Какие канаты применяют в талевой системе бурового оборудования?
3. Для чего предназначен ротор буровой установки?
4. Что такое буровой гидротормоз?
5. Для чего используют пневматические клины?
6. Из чего состоит автоматический буровой ключ АКБ 3М2?
7. Для чего в насосном блоке устанавливают дизели?
8. Как выбирается длина желобов?
9. Какие частицы шлама удаляет пескоотделитель?
10. Чем различаются глиномешалки и гидромешалки?