Глубокое бурение на нефть и газ. Буровая установка и ее основные элементы Принцип работы буровой

Буровая установка - это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологиче­ских операций. Современные буровые установки включают в себя сле­дующие составные части:

буровое оборудование (талевый механизм, насосы, лебедка, вертлюг, ротор, привод, топливомаслоустановка, дизель-электрические станции, пневмосистема);

буровые сооружения (вышка, основания, сборно-разборные каркасно-панельные укрытия);

оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор подачи долота, механизмы для автоматизации спускоподъемных 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 промывочно­го раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и глиноотделители, подпорные насосы, емкости для химических реагентов, воды и промывоч­ного раствора);

манифольд (нагнетательная линия в блочном исполнении, дроссельно-запорные устройства, буровой рукав);

устройства для обогрева блоков буровой установки (теплогенераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для разводки теплоносителя).

В 1959 г. была принята отраслевая нормаль Н900-59, регла­ментирующая основные характеристики буровых установок для экс­плуатационного и глубокого разведочного бурения. В ней предусматрива­лось пять классов буровых установок, различающихся по грузоподъем­ности (50, 75, 125, 200 и 300 т). Ее заменила нормаль Н900-66 с изменения­ми и дополнениями. На основе этой нормали был разработан и действовал ГОСТ 16293-70, взамен которого ввели ГОСТ 16293-82.

Из параметров, включаемых в стандарты буровых установок, выделя­ется главный параметр, наиболее полно характеризующий эксплуатацион­ные возможности буровой установки. В период действия нормалей Н900-59 и Н900-66 в качестве главного параметра принималась номинальная грузо­подъемность, значение которой приводилось в шифре буровой установки (например, БУ80БрД или Уралмаш 125БД).

В ГОСТ 16293-70 были представлены девять классов буровых устано­вок, различающихся по максимальной нагрузке на крюке, допускаемой в процессе проходки и крепления скважины, и по условной глубине бурения скважины, определяемой исходя из массы 1 м бурильной колонны, равной 30 кг. После введения ГОСТ 16293-70 в шифр буровой установки вместо номинальной грузоподъемности была внесена условная глубина бурения (например, БУ2500ДГУ или БУ3000БД).

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 новых буровых установок указывают условную глубину бурения и допускаемую нагрузку на крюке (например, БУ1600/100ЭУ). К важным отличительным признакам, указываемым в шифре буровой установки, относятся тип сило­вого привода (Д - дизельный, ДГ - дизель-гидравлический, ДЭР - дизель-электрический регулируемый, Э - электрический на переменном токе, ЭП - электрический на постоянном токе и др.) и монтажеспособность бу­ровой установки (У-универсальная монтажеспособность).

Выпускаемые буровые установки периодически обновляются более производительными и надежными моделями, отвечающими возрас­тающим требованиям бурения и новейшим достижениям науки и техники. Повышение производительности и надежности буровых установок - пред­посылка успешного выполнения непрерывно возрастающих объемов буре­ния. Во многих случаях смена выпускаемых моделей происходит в связи с изменением параметров буровых установок.

В комплектные буровые установки входят буровое оборудование и со­оружения, оборудование системы циркуляции промывочного раствора, комплекс механизмов АСП для автоматизации спускоподъемных операции, регулятор подачи долота и др.

Широко распространены буровые установки на базе комплектов ос­новного бурового оборудования Уралмаш. Для морских буровых установок Уралмашзавод выпускает буровое оборудование ПБУ 6000/60ПЭМ и ППБУ 6000/200ППЭМ. На предприятиях бурения эксплуатируются снятые с про­изводства буровые установки БУ80БрД, БУ80БрЭ, Уралмаш ЗОООЭУК. Урал­маш 3000ЭУ, Уралмаш 4000Э-1, Уралмаш 4000Д-1, Уралмаш 6500Э, Уралмаш 6500ДГ, а также отдельные опытные модели.

Буровые установки БУ2500ДГУ и БУ2500ЭУ разработаны взамен буровых установок БУ80БрД и БУ80БрЭ-1. Основное и вспомогательное оборудование этих установок монтируется на отдельных блоках, транспортируемых гусеничными тяжеловозами.

На вышечном блоке размещаются вышка, буровая лебедка с коробкой перемены передач, ротор, трансмиссии лебедки и ротора, вспомогательный привод, ключ АКБ-ЗМ2, вспомогательная лебедка, консольно-поворотный кран, пульт бурильщика и некоторое другое оборудование. Основание это­го блока представляет собой металлическую платформу с опорами. Лебедка со вспомогательным тормозом и рамой образует лебедочную секцию вышечного блока. Коробка перемены передач, трансмиссия лебедки и вспо­могательный привод с рамой входят в приводную секцию вышечного блока. Приводной блок БУ2500ДГУ состоит из трех секций: дизельной, трансмиссионной и воздухосборников. В дизельной секции установлены три силовых агрегата, мощность которых через карданные валы передается цепному суммирующему редуктору. В трансмиссионной секции установле­ны цепной суммирующий редуктор и две компрессорные станции. Цепной редуктор позволяет передавать мощность силовых агрегатов буровой ле­бедке, насосам, ротору и одной компрессорной станции (вторая компрес­сорная станция имеет индивидуальный электрический привод). В секции воздухосборников располагаются два воздухосборника, агрегат подогрева воздуха АПВ 200/140, фильтр-влагоотделитель и маслоотделитель.

Насосный блок состоит из двух насосных секций с пультом управле­ния насосами, необходимыми коммуникациями и компрессором высокого давления для зарядки пневмокомпенсаторов. Каждая насосная секция вклю­чает раму, трехпоршневой насос одностороннего действия НБТ-600 и привод.

Дизель-генераторный блок состоит из основания с укрытием, двух ди­зель-электрических агрегатов, станций управления, сливных баков и акку­муляторных батарей.

Приемные мостки для укладки и подачи на буровую площадку буриль­ных и обсадных труб, а также других механизмов и инструмента состоят из стеллажей, горизонтальных и наклонных трапов.

Секционная конструкция позволяет при необходимости транспортиро­вать буровую установку более мелкими частями, состоящими из отдельных секций рассмотренных блоков.

Установка БУЗОООБД с пяти дизельным приводом применяется для бу­рения эксплуатационных и разведочных скважин в неэлектрифицированных районах. Она комплектуется на заводе-изготовителе комплексом меха­низмов ЛСП для автоматизации спускоподъемных операций, вышкой, ос­нованием и каркасом укрытий.

БУЗОО0БЭ1 - модификация БУЗОООБД. Благодаря электрическому при­воду эта установка имеет более простую кинематическую схему и большую производительность (планируемая проходка в год соответственно 5700 и 3540 м).

БУ30О0ЭУК поставляется с буровыми сооружениями, обеспечивающими универсальный монтаж и транспортировку (крупными и мелкими бло­ками, а также поагрегатно). Она предназначена дли кустового бурения скважин в условиях Западной Сибири. БУЗОООЭУК-1 - модификация БУЗОООЭУК и отличается от нее эшелонным расположением блоков, позво­ляющим значительно увеличить число разбуриваемых скважин в одном кусте (БУЗОООЭУК позволяет пробурить 16 скважин в кусте). Модернизи­рованная буровая установка БУЗОООЭУК-1М имеет допускаемую нагрузку на крюке 2000 кН против 1700 кН в установках БУЗОООЭУК.

В БУЗОООДГУ используются дизель-гидравлические силовые агрегаты СА-10 с дизелем 6ЧН21/21 мощностью 475 кВт вместо дизелей В2-450. В лебедках БУЗОООЭУ используется электромагнитный вспомогательный тор­моз вместо гидродинамического. Двухпоршневые насосы двустороннего действия У8-6МА2 заменены более эффективными трехпоршневыми одно­стороннего действия УНБТ-950. Установки БУЗОООДГУ и БУЗОООЭУ в отли­чие от БУЗОООБД и БУЗОООБЭ поставляются с основаниями для универсального монтажа и транспортировки.

БУ4000ГУ-Т предназначена для экспорта в страны с тропическим кли­матом. Конструктивное исполнение и состав поставки учитывают требова­ния заказчиков. Параметры ее соответствуют мировым стандартам.

БУ4000Д-1 и БУ4000Э-1 отличаются от комплексов Уралмаш ЗДЦ-76 и Уралмаш 4Э-76 тем, что буровое оборудование поставляется заводом-изготовителем вместе с буровыми сооружениями, комплексом механизмов АСП, регулятором подачи долота, краном для обслуживания мостков, тале­вым механизмом с оснасткой 5x6 или 6x7 в зависимости от пожелания по­требителя.

БУ5000ДГУ и БУ5000ЭУ снабжены комплексом механизмов АСП, регу­лятором подачи долота, насосами УНБ-600 и буровыми сооружениями для универсального монтажа и транспортировки. Установка БУ5000ДГУ имеет дизель-гидравлический привод на базе силовых агрегатов СА-10.

БУ6500Э и БУ6500ДГ, заменившие Уралмаш 200Д-1У и Уралмаш 200Э-1\ Г, оснащены комплексом АСП, насосами У8-7МА-2, дизель-гидравлическим приводом от агрегатов 1 АДГ-1000, современным электрооборудованием и буровыми сооружениями для мелкоблочного монтажа.

Комплект бурового оборудования Уралмаш 6000ПЭМ предназначен для плавучих самоподъемных буровых установок тина Уралмаш 6000/60 ПБУ, используемых для бурения скважин при глубине моря 60 м. Комплект оснащен регулируемым электрическим приводом лебедки, насосов и рото­ра, комплексом АСП, благодаря которому степень механизации спуско-подъемных операций достигает 75 %.

Комплект бурового оборудования Уралмаш 6000/200ППЭМ предназна­чен для плавучих полупогружных буровых установок.

Буровая установка состоит из комплекса сооружений и механизмов для удержания на весу бурильной колонны, ее подачи, спуска, подъема и наращивания, комплекса оборудования для обеспечения циркуляции буро­вого раствора в скважине, его очистки от выбуренной породы и газа, восста­новления его свойств, а также оборудования для вращения бурильной ко­лонны.

Оборудование для герметизации устья скважины состоит из глухих и проходных плашечных превенторов, универсальных и вращающихся превенторов и системы их управлении.

Независимо от способа вращательного бурения для выполнения всех операций основная схема буровой установки и состав ее оборудования почти во всех случаях одинаковые и различаются только параметрами и конструкцией.

На рис. 14.1 показан общий вид, а на рис. 14.2 приведена функцио­нальная схема буровой установки для глубокого вращательного бурения с промывкой скважины буровым промывочным раствором.

Буровая установка состоит из вышки, поддерживающей на весу буриль­ную колонну, силового привода, оборудования дли вращения и подачи бу­рового долота, насосного комплекса для прокачивания бурового раствора, устройств для его приготовления и очистки от выбуренной породы и газа и восстановления качества, комплекса оборудования для спуска и подъема ко­лонн для смены изношенною долота, оборудования для герметизации устья скважины, контрольно-из мерительных приборов и других устройств. В комплект буровой установки также входят основания, на которых монтируют, а иногда и перевозят оборудование, мостки, лестницы, емкости для топли­ва, раствора, воды, химических реагентов и порошкообразных материалов.

Рис. 14.1. Состав и компоновка буровой установки:

I - крон блок;2 - вышка;3 - паши вышки: - талевый канат;5 - талевый блок;6 - крюк;7 - вертлюг;8 - буровой рукав;9 - успокои­тель талевого каната;10 - автоматический буровой ключ; // - подсвечник;12 - ротор;13 - лебедка;14 - коробка передач:15 - наклонная передача;16 - силовые агрегаты;17 -ко мпрессорная станция;1Н - циркуляци­онная система;19 - буровой насос;21) - манифольд;21 - суммирующий редуктор сило­вых агрегатов;22 - регулятор подачи долота:23 - гидродинамический тормоз;24 - гидроциклоны; 2/ - вибросито;26 - основание лебедочного блока;27 - приемные мостки и стеллажи:28- коксольно-поворотный кран

Рис. 14.2. функциональная схема буровой установки:

1- переводник к центратор: 2. 3 - переводники ведущей трубы и вертлюга;4 - крюк; 5 - ведущая ветвь каната; 6, 7, 9 - трансмиссии лебедки и ротора:8 - линия высокого давления;

10 - зажимы ротора

Максимальная скорость бурения скважины достигается, когда харак­теристики применяемого оборудования наиболее полно удовлетворяют требованиям режимов бурения. Физико-механические свойства горных по­род, определяющие их буримость, изменяются в широких пределах, поэто­му буровая установка должна позволять изменять в достаточно широком диапазоне параметры режимов бурения К факторам, определяющим ре­жим бурения, можно отнести соответствие типа и размеров долота услови­ям бурения, осевую нагрузку на него, частоту его вращения, количество и качество прокачиваемой жидкости или газа, время работы долота на забое.

Время работы долота на забое зависит от тина и конструкции долота, качества его изготовления, свойств разбуриваемых пород и режима экс­плуатации долота Средняя продолжительность пребывания долота на забое (в ч): для шарошечных долот при турбинном бурении в твердых породах 1,5-3, в мягких - 3-15, при роторном бурении в твердых породах 20-100, в мягких - 80-250, для режущих и истирающих долот при турбинном бу­рении 10-30, при роторном - 30-60, для алмазных долот в твердых породах 10-20 ч, в средних и мягких породах до 200. Все механизмы и агрегаты буровой установки должны обеспечивать бесперебойную работу в течение указанного времени.

Эти данные ориентировочные. По мере применения долот новых ти­пов и улучшения режимов бурения время пребывания долот на забое мо­жет увеличиваться.

Для наращивания бурильной колонны процесс бурения останавливают через каждые 6, 9 или 12 м углубления скважины. Время, затрачиваемое на наращивание, составляет 3-10 мин.

Устройство буровой установки. Очень трудно представить себе жизнь современного человека, без использования нефти и нефтепродуктов. Ведь именно благодаря нефтедобыче, многие люди не только обеспечены работой, но также имеют возможность отапливать свои жилища, заправлять автомобили топливом, и использовать разнообразные, незаменимые в быту и производстве, изделия из пластика. От нефти зависит, как жизнь обитателей мегаполисов, так и жителей деревень, особенно тех, кто занимается фермерским хозяйством.

Нефть оказала внушительное влияние не столько на комфорт, сколько на развитие человечества в целом, поскольку именно на её основе производятся очень многие вещи, среди которых посуда, одежда и многое другое к чему мы давно привыкли.

Однако большое значение в развитии нефтедобычи, занимают не только люди, но и высококачественное , ведь добраться до нефти - непростая задача и человеку никак не обойтись без специализированной техники. Обычно для этих целей используется несколько разнокалиберных буровых установок, которые делятся по мощности и длине бура.

В общем, работу любой буровой установки можно сравнить с действием штопора. Бур проникает в землю, постепенно ввинчиваясь в неё, пока не достигнет нефтяного месторождения. Этот пример сильно упрощает довольно сложную работу этой техники, поскольку на самом деле, в отличие от простого штопора для которого нужно прилагать физическое усилие, буровая установка оснащена электрическим приводом, на котором и работает.

Также очень многие люди представляют себе бур в виде большого штопора, но на самом деле у него совсем другой вид. Бур имеет вид длинного зазубренного штыря, скребущего землю и твёрдые породы при работе. Благодаря этому конструкторскому решению, бур способен погружаться на большие глубины, и сокращается опасность того, что он застрянет.

Большинство людей думают, что когда бур достигает месторождения нефти, она начинает бить вверх сильным фонтаном. Но это далеко не так. Буровая установка предусмотрительно оборудована такой немаловажной деталью, как нефтеотвод, представляющий из себя систему труб и через которую, затем устремляется нефть.

Виды оборудования для бурения нефтяных скважин

Оборудование для бурения бывает разным. Всё зависит от того для чего именно оно служит, но также и буровые установки для нефтедобычи делятся на свои подкатегории. По конструкции они разделяются на мачтовые (установка, опирающаяся только на две опоры) и башенные (где нагрузка буровой установки равномерно распределяется на четыре более устойчивые опоры). Башенные установки в российской нефтедобывающей промышленности, обычно достигают сорока одного метра. Вдобавок к этому, если бурение производится на море, буровые установки располагаются на специально оборудованных для этих целей плавучих эстакадах.

Работы буровых установок подразделяются на передвижные и стационарные. Как нетрудно догадаться, передвижные установки, используются для того, чтобы разведывать месторождения, исследуя подземные пласты грунта. Мощные нефтедобывающие буровые установки представляют собой вид стационарных установок, которые ценятся гораздо больше, чем передвижные.

Для буровых установок также установлены свои нормы и требования. Очень большое внимание уделяется основе бурового оборудования, а именно основным несущим конструкциям и опорам, поскольку именно на них приходится весь вес буровой установки. Их надёжность - залог того, что оборудование прослужит долго и не возникнет никаких чрезвычайных ситуаций или серьёзных аварий.

Электрогенераторы, буровые насосы

Ещё одна немаловажная часть бурового оборудования - это электрогенераторы, от мощности которых зависит работа установки в целом, а поэтому они должны обладать большим устойчивым к самым разным температурам, аккумулятором. Помимо основного аккумулятора, который представляет собой сердце всей установки, очень важно, чтобы в наличие был и генератор, содержащий в себе резервный запас энергии и защищённый специальным металлическим кожухом. Аварийная ситуация на нефтедобывающей вышке может слишком дорого обойтись, как работающим на неё людям, так и окружающей среде, поэтому вся буровая установка, вплоть до труб, должна быть безопасной. Важен не только материал, из которого произведены трубы для установки, но и диаметр должен быть абсолютно точным. Несомнено одним из важнейших механизмов является

Самой дорогой и важной частью буровой установки, несомненно, является буровое долото. Он может иметь как минимум от трёх и до шести режущих головок с алмазным напылением и способен сокрушать даже самые твёрдые породы. При работе бура очень важно, чтобы была правильно подведена охлаждающая жидкость, поскольку, если что-то пойдёт не так, попросту застрянет, а буровая установка в целом рискует перегреться. Всё вышеперечисленное, может привести к очень серьёзной аварии и иметь весьма разрушительные последствия для окружающей среды. Исходя из всего этого, на буровых установках важно соблюдать, не только элементарную технику безопасности, но и следить за тем, чтобы само оборудование находилось в идеальном состоянии.

Только побывав в карьере или шахте и увидев все своими глазами, можно понять, с каким трудом достаются людям «дары» природы. Нам для этого пришлось облачиться в спецодежду и мощные резиновые сапоги по колено, повесить через плечо самоспасатели (устройство, вырабатывающее кислород, с загубником в высокотехнологичной переносной упаковке), надеть каски с фонарями и отправиться на Сафьяновский рудник, куда нас любезно пригласила Уральская горно-металлургическая компания. Сафьяновское месторождение считается весьма щедрым подарком природы: рудное тело здесь залегает на глубине всего нескольких метров от поверхности, а содержание меди в руде достигает внушительных… 2%. Да, это немало — на многих месторождениях приходится довольствоваться цифрами менее 1,5%.

Работая круглосуточно, горняки каждый день вывозят из карьера и подземного рудника более 4500 т сероватых «камней». Чтобы превратиться в чистый цветной металл, руда проходит десятки сложных технологических этапов на разных предприятиях. Ее дробят и измельчают, погружают в воду и сушат, переплавляют и перемешивают, на каждой стадии отделяя еще немного чистой меди от пустой породы и примесей. На одном из последних этапов медь фактически разбирается на отдельные ионы, растворяется в жидкости и собирается вновь с помощью электролиза.

Из той же руды получаются и другие ценные металлы: цинк, свинец, золото, серебро, селен, теллур, индий, галлий, германий, кадмий, висмут. Некоторые полезные вещества, например серная кислота, — побочные продукты производства меди. Выжать из добытой руды все соки — это целое искусство.

Работа в подземном руднике — ад для фотографа и рай для репортера. Здесь обитают механизмы, которых не встретишь при свете дня, и один из них — буровая машина Sandvik DL421, ради встречи с которой мы и спустились в шахту. Она весит 22 т, может бурить отверстия глубиной до 54 м под любым углом и умеет выполнять большую часть работы в беспилотном режиме. «Для нас это феррари», — улыбается наш проводник, заместитель главного инженера по подземным горным работам Дмитрий Данилов. «Видим, она красная», — соглашаемся мы.

Вентиляционная система, а также насосные станции для откачки воды — неотъемлемая часть любой шахты. Пока что шахта Сафьяновского рудника относительно неглубока, поэтому руду из нее вывозят на поверхность самосвалами. В более глубоких шахтах прямо на низких горизонтах устанавливают оборудование для дробления, а на поверхность измельченную руду доставляют с помощью специального лифта.

Подземный город

Чтобы понять, чем именно занимается в шахте столь продвинутая буровая машина, нужно освежить в памяти, как работает сам рудник. Рудное тело может залегать в толще породы на разной глубине и под разными углами. Оно может иметь любую форму (штоки, пласты, жилы) или вовсе представлять собой множество отдельных гнезд. Для простоты давайте представим себе вертикальный цилиндр.

«Револьверная» кассета буровой машины позволяет проходить скважины глубиной до 54 м, постепенно наращивая бур удлинительными штангами.

Сначала руду добывают открытым способом. Из карьера постепенно вынимают как руду, так и пустую породу. Борта карьера строятся уступами, что придает ему весьма узнаваемый облик. Глубина разработки открытым способом имеет свои пределы, которые установлены еще на стадии проектирования, и зависит от формы и глубины залегания рудного тела. К примеру, Сафьяновский карьер в настоящее время разросся до 900 м в диаметре, а его расчетная глубина составляет 265 м.

Для добычи руды с больших глубин строится шахта. Это целый подземный город, обстановкой напоминающий метро, а организацией движения — подземную парковку. «Этажи» в шахте называются горизонтами. Перемещаться между ними можно по наклонным каналам — съездам.

В Сафьяновском руднике горизонты строятся через каждые 20 м. Мы были на 60-м горизонте. Цифра указывает глубину относительно уровня моря. Правда, город Реж, в котором находится наш карьер, расположен на 200 м выше уровня моря, так что на самом деле мы спустились под землю на глубину 260 м.

Каналы проходят взрывным способом: буровая машина проделывает в породе горизонтальные скважины, в них закладывают взрывчатку. После взрыва обрушившуюся породу вывозят за пределы шахты. Стенки получившегося в результате тоннеля бетонируют, а местами даже усиливают арматурой. Создается прочная опалубка, защищающая канал от обрушения.

Весь фокус шахтных работ заключается в том, что человек ни при каких обстоятельствах не должен находиться в очистной камере, откуда, собственно, и достают руду. Поэтому алгоритм добычи выглядит следующим образом. На очередном горизонте описанным выше способом строится бетонированный горизонтальный канал — квершлаг, который считается капитальной горной выработкой. От него идет буровой орт — горная выработка, которая проходит прямо сквозь рудное тело. Ее не бетонируют, но закрепляют специальными шпурами. К концу бурового орта подходит буровая машина и бурит серию скважин, преимущественно вверх и в стороны.

Стоя на месте и поворачивая бур из стороны в сторону, машина может сделать несколько скважин в одной плоскости, так называемый веер. Отступив пару метров назад, она бурит новый веер. Когда сделано некоторое количество вееров, взрывники закладывают взрывчатку в каждую скважину.

1. Руль // 2. Ручка переключения скоростей. Вращением выбирается одна из трех скоростей, поворотом от себя или на себя — передний или задний ход // 3. Управление гидравлическими опорами шасси // 4. Приборы: обороты, уровень топлива, давление в гидравлических системах // 5. Управление положением перфоратора, а также высотой крыши и осветительными приборами // 6. Указатели поворота, звуковой сигнал, стояночный тормоз // 7. Управление катушками. Машина подключается к водопроводу и электрической системе, при этом кабели и шланги она возит с собой на моторизированных катушках // 8. Блок контрольных ламп и управления компрессорным оборудованием и системой смазки // 9. Аварийный выключатель // 10. Контрольная панель системы самодиагностики // 11. Педали газа и тормоза // 12. Камеры обзора.

После взрыва над буровым ортом образуется камера глубиной 20 м (до предыдущего горизонта), заполненная рудной горной массой. Заходить в нее нельзя, потому что там нет опалубки. Руду из камеры вынимает погрузочно-доставочная машина на радиоуправлении. Оператор управляет ею в зоне прямой видимости, но из безопасного места. Разумеется, на каждом горизонте вырабатывается множество таких камер.

11 метров — длина скромного грузового автомобиля без прицепа. Немного для машины, способной пробурить 54-метровую скважину в твердой скальной породе.

Буровая машина SANDVIK DL421

При собственной длине всего 11 м эта машина может пробурить скважину глубиной до 54 м. Это возможно благодаря револьверному механизму наращивания бура. В кассете, напоминающей барабан револьвера, хранится 29 «патронов» — двухметровых штанг с наружной резьбой с одной стороны и внутренней с другой. Еще одна штанга живет непосредственно на хвостовике перфоратора.

Пробурив скважину на глубину около 2 м, машина оставляет первую штангу внутри, отсоединяет перфоратор и отводит его назад, устанавливает между перфоратором и первой штангой новое звено и закручивает резьбу. Можно бурить дальше и при желании повторить эту операцию до 29 раз.

Бурение веера машина может проводить как в ручном, так и в полностью автоматическом режиме. Руководствуясь информацией от геологов, маркшейдер (горный инженер) составляет программу, определяющую, сколько скважин бурить, под какими углами и на какую глубину. Непосредственно в шахте он же ставит на стенах отметки для оператора обычной краской. Оператору остается лишь выставить машину (само шасси, а не бур) по отметкам с помощью встроенных лазерных указателей и запустить программу.

Буровая установка представляет собой разновидность оборудования, которое применяется для создания, углубления и прочистки скважин для добычи полезных ресурсов (нефть, газ). Применение устройства возможно в комплексе с дополнительным и вспомогательным оборудованием. Любая установка оснащается главным приводом; это может быть дизельный привод с трансмиссией механического типа либо электропривод с цифровой схемой регулировки. Некоторые модели комплектуются приводом на ротор независимой конструкции. Кинетическую основу устройства представляет механизм для бурения, а динамическую – механизм подъемника. Источник нагрузок и воздействий динамического типа проявляется в виде удара, который появляется при подхвате трубной колонны и переходе каната на новый слой.

Все буровые установки состоят из комплекса сооружений, предназначенных для совместной работы:

• Оборудование для спуска и поднятия: лебедки, краны, крюки.
• Оборудование для перегона и циркуляции жидкости: насосы, емкости, вертлюжные элементы.
• Сооружения для процесса бурения: вышки, мосты, стеллажные конструкции.
• Устройства, предохраняющие от выбросов жидкости и газа.
• Оборудование, предназначенное для создания бурового раствора: специальные насосы, воронки, мешалки с гидроприводом.
• Устройства силового типа (двигатели различной конструкции).

Область применения буровых сооружений

В сфере газо- и нефтедобычи буровая установка используется в следующих случаях:

1. При создании скважин, чья глубина не превышает 25 метров, а также бурении скважин с диаметром до 20 см, которые обычно устраиваются при исследованиях почвы и горных пород.
2. При бурении скважин с глубиной до 0,6 километра, которые используются в качестве инструмента разведки при изучении пластов на наличие твердых полезных ресурсов.
3. При создании скважин, чья глубина доходит до 6 километров. Такие скважины организуются для разработки нефтяных и газовых месторождений, а также в случае проведения глубинной сейсмической разведки.
4. При бурении особо глубоких скважин: их протяженность составляет до 15 километров, и они делаются для разработки свежих мест с содержанием нефтяных и газовых продуктов.
5. При создании скважин для водоснабжения.
6. В ходе работ по капремонту промышленных скважин.
7. В процессе испытания скважин на наличие в них полезных жидких и газообразных ресурсов.

Буровая установка может иметь разную конструкцию в зависимости от того, для чего она будет применяться. Установки классифицируются по данному критерию следующим образом:

• Буровые устройства для проведения исследований в области инженерной геологии при возведении строений.
• Буровые установки для организации систем водоснабжения, теплоэнергетических сооружений и для работ в гидрогеологии.
• Буровые установки для создания свайных фундаментов, анкеров и прочих несущих элементов.
• Буровые установки для геологической или сейсмологической разведки.
• Буровые устройства для создания ЛЭП.

Конструкция оборудования для бурения

Любая буровая установка содержит несколько типов органов, которые отличаются по принципу действия и целям.

Основные органы бурильного сооружения:

1. Исполнительные части, которые также обозначаются главными или ключевыми. К ним относят лебедочное оборудование, роторы, подъемные вышки, вертлюжное оборудование, насосы бурового типа, а также системы для циркуляции жидкости.
2. Органы для обеспечения сооружения энергией: электрические, бензиновые или дизельные моторы, приводы различного типа, гидравлическая система, пневматические устройства.
3. Дополнительные части (вспомогательного типа). К ним относятся механизмы для транспортировки, металлические изделия, запасные лебедки, осветительные приборы, средства по отоплению, водоснабжению и т.д.
4. Информационные органы, которые отвечают за регулировку, корректировку и отслеживание параметров процесса бурения.
5. Органы управления.

Особенности главных органов бурильной установки

Буровая вышкаявляется главным узлом во всем оснащении установок, и к числу ее функций относятся следующие задачи:

• Поддержка колонны на талевом устройстве.
• Операции по спуску и подъему, при которых используются трубы различного вида (обсадные, а также изделия для бурения).
• Расположение в стволе самих труб для процесса бурения.

Классификация вышек возможна по нескольким критериям. По назначению сооружения подразделяются на устройства для капремонта различных скважин, а также другого оборудования, устройства для морских установок под бурение, буровых сооружений мобильного типа (передвижные установки) и устройства для стационарных буровых конструкций. По строению вышки могут быть мачтового типа или в виде башен.

Другим видом важного оборудования для бурения являются лафеты: это навесные устройства, которые устанавливаются на экскаваторную технику. Масса лафета может составлять от 10 и более тонн. Конструкция лафета состоит из ходовой части, которая работает от мотора гусеничного типа со встроенным тягловым механизмом, имеющим гидравлическую схему устройства. Навесной лафет может использоваться в работе по уплотнению грунтовых слоев, бурении, которое осуществляется посредством пневматического ударного оборудования, и при бурении под установку свай и анкеров.

Роторные механизмыявляются еще одним важным элементом буровых установок любого типа. Данные устройства используются для вращения инструмента, а также поддержки бурильной колонны в процессе создания скважины.

Для спуска и подъема оборудования на буровую установку ставится лебедка. Данный механизм может применяться для манипуляций с обсадными и буровыми трубами, передаче вращательного момента на конструкцию ротора, а также передаче того или иного инструмента в зону забоя.

Использование бурильных установок имеет весьма широкий спектр применения. За счет того, что с ними может применяться различное дополнительное оборудование, бурильные сооружения распространены в разных сферах деятельности человека, в том числе в нефтедобыче.

В состав буровой установки входит:

1.Кронблок (неподвиж. блок шкивов) 2.Талевый канат. 3.Талевый блок. 4.Крюк. 5.Вертлюг. 6.Буровой шланг. 7.Ведущая труба(квадрат). 8.Ротор–для вращения бурильной колонны. 9. Лебедка для привода талевой системы. 10.Стальной канат – один конец, которого мертво закреплен за ногу вышки, другой конец на лебедку (служит для подъема и опускания обсадных и бурильных труб). 11.Двигатели. 12. Буровой насос–для прокачки бурового раствора и создания циркуляции. 13.Ёмкости для промывочной жидкости. 14.Участок для приготовления свежего бурового раствора и химической обработки с целью создания требуемых качеств бурового раствора.15. Бурильная колонна. 16.Турбобур. 17. Долото – им бурят. 18.Стенки скважины.

Бурение скважины – это процесс механического разрушения горных пород на забое и удаления разбуренной породы из ствола скважины на поверхность. Завершается бурение созданием конструкции скважины, вскрытием и освоением продуктивного пласта.

Для бурения нефтяных и газовых скважин применяется вращательное бурение с промывкой забоя буровым раствором (промывочная жидкость).

Сущ. два способа вращательного бурения: роторный и с забойным двигателем

1. Роторный - при помощи специального привода (ротора) и захвата, вращают ведущую трубу (квадрат) и соединенную с ней колону труб с долотом, разрушающим породу на забое.

2. Забойно – вращательный (с забойным двигателем) – при бурении между долотом и бурильными трубами установлен забойный двигатель, который вращает только долото, а колонна труб остается не подвижной. В этом случае не тратится энергия на вращение многотонной многокилометровой длины бурильных труб, что исключает трение труб и обвал стенок скважин.

В качестве забойного двигателя применяюттурбо и электробуры . Во время работы долота на забое, корпус и трубы не вращаются, вращается вал Турбобура за счет энергии потока жидкости, которая вращает турбинки (роторы).

В процессе бурения скважины ее непрерывно промывают жидкостью (водой, глинистым или специальным раствором), промывочная жидкость выносит с забоя кусочки разбуренной породы, охлаждает долото, удерживает стенки скважины от обвала (создает противодавление).

При бурении скважины промывочная жидкость от буровых насосов поступает в буровой шланг, потом в вертлюг, затем в буровую колону, по которой движется к турбобуру и долоту. Пройдя через турбобур и отверстия в долоте промывочная жидкость подхватывает кусочки породы, и между стенками скважины и буровой колонной поднимается вверх на поверхность. Здесь по желобу очищается от кусочков горной породы, облагораживается необходимыми добавками (реагентами) и вновь поступает в скважину. По мере продвижения долота вниз колона бурильных труб наращивается новыми трубами. При износе долота поднимают всю колону бурильных труб на поверхность, меняют и опускают обратно - это называется спускоподъемной операцией. Во время этой операции скважина обязательно должна быть заполнена промывочной жидкостью, а иначе в нее будут поступать пластовые воды, газ, нефть из вскрытых пластов. Давление столба промывочной жидкости должно быть больше чем в пластах т. к. возможен выброс ее из скважины или открытое фонтанирование газа. Лаборант на буровой следит за плотностью и состоянием раствора (промывочной жидкости). После бурения, скважину закрепляют стальными обсадными трубами, которые предназначены для закрепления стенок пробуренной скважины, а для создания герметичности заколонного пространства цементируют ее. После приступают к вскрытию продуктивного пласта.

Вскрытие продуктивного пласта - это сообщение его (пласта) с внутренним пространством обсадной колонны, т.е. создание отверстий при помощи перфораторов.

Осложнения при бурении:

1. Осыпь, обвалы стенок скважины.

2. Потеря бурового раствора в пустотах, щелях породы при бурении.

3. Прихват колонны бур. труб.

4. Поломка бур. труб и долота.

5. Выброс газа, нефти, воды.

1. Для исключения осыпей и обвалов, стенки скважины обсаживают трубами, а также в бур. раствор добавляют жидкое стекло.

2. При больших потерях бурового раствора - бурильный инструмент вынимают, а скважину заполняют цементным раствором. После затвердевания, цементный камень разбуривается пикообразным долотом.

Или: сразу устанавливают обсадную трубу и цементируют кольцевой зазор. Если потери бур. раствора незначительны, то в буровой раствор добавляют резиновую крошку, слюду и т.п.

3. Прихват бур. труб происходит при больших обвалах и искривлении труб. Прихват устраняется с помощью гидравлического удара, подачей жидкости разной плотности.

4. Поломка бур. труб и долота - ловильные работы (капитальный ремонт скважины). Поднятие обломков с помощью метчика (метчик врезается во внутренние поверхности трубы). Поднятие труб с помощью колокола; с помощью магнитных фрез.

5. Для предотвращения выброса нефти и газа применяется противовыбросное оборудование которым перекрывается устье скважины называется превентор.

МЕТОДЫ ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ГОРИЗОНТОВ (ПЛАСТОВ)

Вскрытие пластов и освоение скважины должны быть проведены качественно. Под качеством технологии вскрытия пласта и освоения скважин следует понимать степень изменения гидропроводности пласта (или пропластков) после выполнения соответствующей операции. Оценку качества вскрытия пластов и освоения скважин следует производить по Временной методике оценке качества вскрытия пластов и освоения скважин.

Методы заканчивания скважин и вскрытия продуктивных горизонтов. В разрезе нефтяных и газовых месторождений встречается большое количество пористых пластов-коллекторов (песков, песчаников, известняков), разобщенных друг от друга глинами, мергелями, плотными песчаниками и другими породами. Эти пласты могут быть нефтеносными, газоносными, водоносными и сухими.

Особое внимание должно быть обращено на конструкцию забоя. Конструкцию забоя следует выбирать по РД.

В практике бурения применяют следующие основные конструкции забоев при заканчивании скважин (рис. 10.1.).

1. Установка водозакрывающей колонны в кровле продуктивного горизонта и цементирование с последующим вскрытием пласта и спуском специального фильтра (рис. 10.1, б) или хвостовика (рис. 10.1, д). В некоторых случаях в устойчивых породах продуктивной части разреза фильтр или хвостовик не спускаются и водозакрывающая колонна является эксплуатационной (рис. 10.1, а).

2. Полное вскрытие пласта со спуском комбинированной колонны с манжетной заливкой ее выше нефтеносного объекта и с фильтром в нижней части против пласта (рис. 10.1, в).

3. Полное вскрытие пласта со спуском колонны со сплошным цементированием и последующим простреливанием отверстий против продуктивных горизонтов (рис. 10.1, г).

Перечисленные методы направлены на то, чтобы не допустить закупорки пор и создать благоприятные условия для движения нефти из пласта в скважину.

ЗУМПФ – яма для мусора, шламоуловитель.

ПЕРФОРАЦИЯ СКВАЖИН

Перфорация - служит для получения притока нефти или газа между продуктивным пластом и скважиной. Связь между продуктивным пластом и скважиной после спуска колоны и ее цементирования, производят путем пробивки отверстий в колоне.

Перфорация бывает: пулевая, кумулятивная, гидропескоструйная и торпедирование.

Пулевая – прострел отверстии производится при помощи специального аппарата (перфоратора) имеющие пороховые заряды, оснащенные пулями.

Торпедирование – вместо пуль применяют специальные снаряды, которые пробивают обсадную колону, цементное кольцо и углубившись на некоторое расстояние в пласт разрываются, образуя в породе дополнительные трещины, улучшающие качество притока нефти из породы.

Кумулятивная – стенки колоны и цементный камень пробивают направленной струей газа и расплавленного металла, образовавшегося при взрыве специальных снарядов. Кроме того струя раскаленного газа проникает в пласт, создает каналы значительной глубины, что улучшает фильтрационные свойства призабойной зоны.

Гидропескоструйная – основным источником кинематической энергии яв. струя жидкости с абразивными компонентами н.р. песком, выходящая с большой скоростью из насадок перфоратора направленная в стенку скважины. Эта струя за короткое время образует отверстия в обсадной колоне и каналы в цементном кольце и породе.

Плотность перфорации (число отверстии на 1 метр интервала) пропорциональна продуктивности скважины.

Требования, предъявляемые к вскрытию продуктивного пласта.

1. необходимо предупредить возникновение открытого фонтанирования;

2. должны быть сохранены естественные фильтрационные свойства пласта;

3. обеспечена надлежащая полнота вскрытия, гарантирующая длительную безводную эксплуатацию скважин.