Оборудование для бурения скважин

ЛЕКЦИЯ №3

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Буровая установка Скважину бурят с помощью буровой установки, представляющий собой сложный комплекс машин, механизмов, аппаратуры, металлоконструкций, средств контроля и управления, расположенных на поверхности.

В комплект буровой установки входят: вышка, оборудование для спуска и подъема инструмента, оборудование для подачи и вращения инструмента, насосы для прокачивания промывочной жидкости, силовой привод, механизмы для приготовления промывочной жидкости, контрольноизмерительные приборы и средства контроля.

буровой колонна горный порода Схема стандартной буровой установки:

1- буровая вышка, 2- основание, 3- бурильные трубы, 4- рабочая площадка, 5- вертлюг, 6- талевый канат, 7- талевый блок, 8- лебедка, 9- двигатель лебедки и ротора, 10- ротор (не применяется при бурении забойным двигателем), 11- бурильный замок, 12-бурильная колонна, 13- забойный двигатель (не применяется при роторном бурении), 14- породоразрушающий инструмент, 15- насос для бурового раствора, 16- обвязка насоса, 17- буровой шланг, 18- емкость для очистки раствора, 19- буровой раствор, 20- кронблок.

На основании располагается все механизмы и агрегаты буровой установки. Рабочая площадка служит рабочей зоной для буровой бригады, на ней производится весь спектр основных работ по бурению, а так же предоставляется полный доступ к инструменту и контрольноизмерительным приборам.

Оборудование для спуско-подъемных операций Буровая вышкаоборудование предназначенное для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, удержания бурильной колонны на весу во время бурения, а так же размещения в ней талевой системы, бурильных труб и части оборудования, необходимого для осуществления процесса бурения.

Вышки бывают: Аобразные, Побразные и четырехопорные. В зависимости от того насколько тяжелым будет подвесное оборудование, выбирается и тип вышки:

· Аобразная рассчитана на рабочую нагрузку до 2000 кН

· Побразная рассчитана на рабочую нагрузку до 3200 кН

· Четырехопорная рассчитана на рабочую нагрузку до 5000 кН Буровая лебедкаоборудование, применяемое для спуска и подъема бурильной колонны, спуска обсадных колонн, удерживания на весу неподвижной бурильной колонны или медленной ее подачи в процессе бурения. В ряде случаев буровая лебедка применяется для передачи мощности от двигателя к ротору, свинчивания и развинчивания труб, подтаскивания грузов и других вспомогательных работ. Буровая лебедка работает от специального двигателя. Типы конструкций лебедок различаются по мощности (от 690- 1475 кВт) Талевая система — это система механизмов, предназначенная для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка и уменьшения нагрузки на ветви каната.

По грузоподъемности и числу ветвей каната в оснастке талевые системы разделяют на различные типоразмеры. В буровых установках грузоподъемностью 50−75т применяется талевая система с числом шкивов 2×3 и 3×4: в установках грузоподъемностью 100−300т применяют число шкивов 4×5, 5×6, 6×7.

Талевая система состоит из кронблока, талевого блока и талевого каната. Кронблок представляет собой раму, на которой смонтированы оси и опоры со шкивами.

Талевый блок представляет собой корпус в котором помещаются шкивы и подшипниковые узлы, как в кронблоках. В талевых системах применяют стальные круглые, шестипрядные канаты тросовой конструкции., которые получаются в результате двойной свивки: проволок в пряди и прядей в канаты вокруг сердечника (стальной, пластмассовый или органический в зависимости от нагрузки на канат). Число проволок в одной пряди варьируется с 19 до 37.

Вспомогательное оборудование Для производства спуско-подъемных операций необходимо следующее вспомогательное оборудование: вопервых элеваторы, клинья и спайдеры, которые используются для захвата и подвешивания бурильных труб; вовторых машинные, круглые ключи для свинчивания и развенчивания бурильных и обсадных труб; втретьих вертлюг, применяемый для соединения талевой системы и бурильной колонны Оборудование для разрушения горной породы Разрушение горной породы производится с помощью ротора или с помощью забойного двигателя.

Ротороборудование для передачи вращения колонне бурильных труб в процессе бурения, поддержания ее на весу при спускоподъемных операциях и вспомогательных работах. Вращение передается от роторного дизельного двигателя. Ротор и его двигатель располагаются около устья скважины. Передают вращение всей бурильной колонне.

Забойный двигатель напротив располагается на забое (дне) скважины и передает вращение только породоразрушающему инструменту, а не всей колонне. Забойный двигатель может быть электрическим (работает от электричества) и гидравлическим (работает в следствие движение бурового раствора) Бурильная колонна состоит из свинченных бурильных труб и предназначена для:

1) Передачи вращения от ротора к породоразрушающему инструменту (при роторном бурении)

2) Обеспечения циркуляции бурового раствора

3) Выполнения тампонажных работ (цементаж скважины) Оборудование для выноса разрушенной породы из скважины При бурении осуществляется промывка скважины от разрушенной породы при помощи промывочной жидкости. В качестве промывочной жидкости используется буровой раствор, который непрерывно циркулирует по системе. Помимо выноса разрушенной горной породы из скважины он также выполняет роль смазки и охладителя породоразрушающего инструмента, а так же предотвращает обвалы стенок скважины.

Обвязка насоса (нагнетательный трубопровод) предназначена для подачи промывочной жидкости от насоса к напорному буровому рукаву. На нагнетательном турбопроводе монтируются датчики давления и расхода промывочной жидкости.

Все промывочное оборудование герметично соединяется между собой. Для обеспечения герметизации системы, в самых «подвижных» точках буровой установки применяются бурильный замок и буровой шланг.

Схема циркуляции промывочной жидкости

1 — ёмкость для бурового раствора; 2 — насос; 3 — гибкий шланг; 4 -вертлюг; 5 — ведущая труба; 6 — бурильная колонна; 7 — гидравлический двигатель; 8 — насадки долота; 9 -кольцевой канал; 10 — желоба; 11 — вибросито; 12 — отстойник; 13 — вспомогательный насос; 14 -гидроциклон; 15 — центрифуга Буровой раствор подается насосами из емкости через буровой шланг, вертлюг и ведущую трубу в бурильную колонну; затем он проходит через забойный двигатель (если есть), породоразрушающий инструмент, очищает забой и транспортирует шлам по кольцевому каналу между бурильной колонной и стенкой скважины или обсадной трубы. На поверхности буровой раствор поступает в систему очистки где последовательно проходит через желоба, вибросита, отстойники, вспомогательные насосы, гидроциклоны и центрифуги. После очистки раствор вновь поступает в скважину.