Буровые вышки

Буровые вышки

Буровые вышки

Нефть и газ в современном мире являются основным источником энергии, а также незаменимым сырьем для продуктов химической промышленности. Конечно, кроме нефти и газа на Земле есть множество других веществ, но никакой из них не может сравниться по объему добычи с этими углеводородами.

Однако, чтобы добыть их, нужно приложить огромное количество усилий. Ведь в настоящее время нефть не лежит прямо на поверхности, а добывать газ еще сложнее.

Буровые вышки и скважины являются неотъемлемой частью газонефтедобычи. Именно о них пойдет речь в данной работе. Ведь знать их устройство, и совершенствуя их можно значительно повысить эффективность добычи.

Для начала рассмотрим, что же является буровой вышкой и что она из себя представляет.

Буровая вышка - сооружение, являющееся частью буровой установки, часть бурового оборудования.

Буровая установка или буровая - комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин. Состав узлов буровой установки, их конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения.

. проведения спуско-подъемных операций (СПО);

. поддержания бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой;

. размещения комплекта бурильных труб и утяжеленных бурильных труб (УБТ), извлеченных из скважины;

. размещения талевой системы;

. размещения средств механизации СПО, в частности механизмов АСП (может не устанавливаться), платформы верхнего рабочего, устройства экстренной эвакуации верхнего рабочего, вспомогательного оборудования;

. размещения системы верхнего привода (может не устанавливаться).

Буровая вышка оборудуется маршевыми лестницами, площадкой для обслуживания кронблока и платформой верхового рабочего, которая предназначена для установки бурильных свечей и обеспечивает безопасность при спускоподъёмных операциях.

Виды буровых вышек.

Вышки бывают:

·        Башенными

·        Мачтовыми (А-образные и П-образные).

А-образные вышки, состоящие из двух опор, удерживаемых в вертикальном положении с помощью подкосов или портального сооружения и канатных оттяжек, более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги.

Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Высота буровой вышки зависит от проектной глубины скважины и составляет от 9 до 58 м. Основные технические параметры буровой вышки - высота и грузоподъемность.

Ниже представлены схемы А-образной и башенной вышек:

Мачтовая вышка А-образного типа: 1 - подъемная стойка; 2, 3, 4, 6 - секция мачты; 5 - пожарная лестница; 7 - монтажные козлы для ремонта кронблока; 8 - подкронблочная рама; 9, 10, 14 - растяжки; 11 - оттяжки; 12 - тоннельные лестницы; 13 - балкон; 15 - предохранительный пояс; 16 - маршевые лестницы; 17 - шарнир

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 сборки колонны.

Башенная вышка. Вышка ВМ1-41М: 1-подкос; 2-опорная плита ноги; 3-нога; 4-упорная полка для домкрата; 5-переходная площадка; 6-маршевая лестница; 7-хомут; 8- косынка; 9-пояс; 10-диагональная тяга; 11-балкон; 12-подкронблочная балка; 13- кронблочная площадка; 14-козлы

Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину от 300 до 500 м используется вышка высотой 16-18 м, глубину от 2000 до 3000 м - высотой 42 м и на глубину от 4000 до 6500 м - высотой 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.

Нижние и верхние секции вышек имеют опорные плиты, которыми они крепятся к основанию при помощи болтов. На плиты верхних секций устанавливают подкронблочную раму. Внизу, в передней со стороны приёмного мостка и в задней гранях выше, имеются ворота высотой 10,5-12 м, состоящие из двух полураскосов. Вышки высотой 41 м оборудуют одним балконом, а высотой 53 м - двумя на внешних гранях вышки, которые служат укрытием для второго помбура во время спуско-подъёмных операций. На балконе устанавливают люльку для работы верхового и пальцы для установки свечей.

По исполнению основных несущих элементов, ног, поясов, вышки можно подразделить на:

·        Трубные

·        Профильного проката.

Современные конструкции трубных вышек имеют ряд преимуществ перед профильными. В трубных меньше болтовых соединений, они имеют меньшую массу и основные элементы этих выше при перевозке более устойчивы к деформации. Вышки башенного типа представляют собой металлическую сборно-разборную конструкцию в форме усечённой пирамиды. Элементами вышки являются толстостенные трубы, хомуты и профильное железо.

Наибольшее распространение получили трубные вышки типа 2ВБ-53-320.

Условные обозначения:

Возьмем вышку типа ВБА-53-32. Буквы и цифры обозначают: В-вышка, Б - башенная, А - рассчитанная на применение механизмов АСП, 53 - высота в м, 320 - грузоподъёмность на крюке в тоннах.

Мачтовые (А-образные, П-образные) вышки выполняются отдельными секциями, сваренными из труб в виде решётчатых ферм. В сечении фермы имеют вид равнобедренного треугольника (вышки ВМ-40-185БР, ВМА-41-170) или прямоугольника. Каждая нога вышки состоит из 4-ёх секций длиной около 10 м. На концах секций имеются фланцы, соединяемые между собой болтами или специальными быстросъёмными хомутами. Нижние и верхние секции имеют проушину. Верхняя секция соединяется шарнирно с подкронблочной рамой, которая является связующим звеном мачт вышки в верхней части. Кроме этого, мачты верхней части шарнирно соединяются между собой двумя поясами и двумя парами накрест расположенных винтовых стяжек. В нижней части мачты вышек шарнирно соединяются со стойками, расположенными на подвышечном основании.

Устойчивость вышки в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости ферм, обеспечивается двумя подкосами из труб. В верхней части подкосы шарнирно соединены с мачтами вышки, а в нижней части - с опорами, установленными на основании. Для центрирования вышки в плоскости, перпендикулярной плоскости ферм, опоры могут перемещаться по направляющим при помощи винтов. В плоскости ферм вышку центрируют при помощи винтовых стяжек, расположенных в верхней части мачты. В качестве элемента, поддерживающего вышку в вертикальном положении, в большинстве случаев применяют козлы или поперечную раму (портал).

Портал монтируется на подвышечных основаниях и крепится к мачтам ног вышки с помощью горизонтальных фиксаторов. Он также используется как приспособление для подъёма вышки в вертикальное положение. К мачтам вышки на определённой высоте крепят балкон с двумя люльками для второго помбура и пальцами для установки свечей, или площадку для механизма расстановки свечей АСП и магазины для установки свечей. Одна из ног вышки с внешней стороны от пола буровой до балкона оборудована маршевыми лестницами с переходными площадками, а от балкона до кронблока - лестницами тоннельного типа внутри ферм секций. В некоторых конструкциях вышек с прямоугольным сечением мачт маршевые лестницы и переходные площадки расположены внутри ферм секций. Для предотвращения случайного падения свечей в сторону приёмного поста или лебёдки, на мачтах устанавливают предохранительные пояса.

Вышки мачтового типа по сравнению с башенными имеют ряд преимуществ: им требуется меньше металла на изготовление, они имеют меньшее число деталей, что упрощает и ускоряет сборку и разборку. Открытое пространство между мачтами позволяет удобнее вести вспомогательные работы. По конструктивной схеме и способу монтажа все мачтовые вышки идентичны.

Металлические буровые вышки имеют металлические сварные основания - салазки и могут при благоприятном рельефе местности перевозиться на небольшие расстояния без разборки. Буровое здание перевозят отдельно, если оно смонтировано на полозьях, или совместно с вышкой (при общем основании).

В условиях пересечённой местности вышки разбирают и перевозят по частям. Детали металлических вышек соединяют болтами, что обеспечивает их быструю сборку и разборку. Основными элементами вышек являются цельнотянутые трубы, которые в зависимости от высоты вышки имеют диаметры 112/104 мм, 108/99,5 мм, 102/90 мм.

На изготовление поясов используют уголковую сталь размером 65x65x6 мм и бесшовные трубы диаметром 73/67 мм, а для раскосов - уголковую сталь 50x50x6 мм или гибкие связи. Трубы ног соединяются между собой хомутами, к которым крепятся они и раскосы. Ноги вышки имеют башмаки для соединения вверху с рамой, внизу - с основанием либо фундаментом.

В верхней части вышки расположена площадка кронблока.

Выпускаемые в заводских условиях различные вышки в конструктивном отношении имеют незначительные различия.

Например, вышка ВМР-24/540 имеет шесть типо-размеров. Максимальная нагрузка на кронблок для всех размеров этих вышек 55 т. Размеры по осям опор основания - 6x6 м, по осям опор кронблока - 2х2 м. Основные технические параметры вышек приведены в табл. 22.

В практике буровых работ находят также применение следующие типы вышек: ВУ-18/25, ВМ-18/15, В-26-25, В-26 /50, БМ-32 - с высотой от нижнего основания до оси кронблока, от 18 до 32 м. Наиболее широко используются сборно-разборные вышки типа ВРМ-24/540 и ВМ-18/15.

При установке вышки на новой точке необходимо учитывать преобладающее направление ветра и разворачивать вышку к ветру ребром, а также укреплять её канатными растяжками диаметром 16 мм.

Способы сборки вышек.

Буровые вышки собираются четырьмя способами.

·        Сборка подвесной монтажной стрелой, которую перемещают по собранным секциям вышки для сборки последующих секций методом «снизу-вверх».

o   Для сборки вышки с помощью подвесной стрелы необходимо иметь приводную лебедку с тяговым усилием 25-30 кН и вспомогательной катушкой. До начала сборки вышки монтируют стрелу в вертикальном положении в центре подвышечного основания, к которому также крепят нижние блоки оттяжек 8. Затем производят сборку трех нижних секций вышки, после чего стрелу поднимают выше.

·        Сборка вышки в горизонтальном положении с последующим её подъёмом в вертикальное положение.

o   Для подъема вышки, собранной в горизонтальном положении на земле, используют буровую лебедку, тракторный подъемник и установленную на земле подъемно-монтажную стрелу ПМСБ-17 (рис. 3.3а) падающего типа. Этим способом собирают как трубные, так и уголковые вышки. Перед подъемом вышки ее устанавливают на металлические основания.

o   Мачтовые вышки также собираются горизонтально, а затем поднимаются в вертикальное положение.

Сборка вышки горизонтальным способом.

·        При помощи вышечных подъёмников методом «сверху-вниз», когда вначале собирают верхнюю секцию, а в последнюю очередь нижнюю.

o   Для сборки первой секции на пол буровой при помощи крана подают ее детали. Ноги этой секции раскладывают по углам козловой части и соединяют с ней стропами. Козловую часть вместе с ногами первой секции подъемником поднимают на высоту 4,2 - 4,5 м. Опорную плиту каждой ноги уголковой вышки соединяют болтами с подкронблочной рамой, причем гайки болтов полностью не затягивают для возможного перемещения ног при установке поясов и раскосов. Козловую часть вышки также крепят к опорным плитам ног, затем к верхней части присоединяют следующую секцию.

Способ сборки вышек вышечными подъёмниками является основным и широко применяемым в настоящее время. Этим способом вышки башенного типа можно собирать как на подвышечных основаниях, так и непосредственно на фундаментах, а также собирать вышки мачтового типа.

Меры предосторожности, принимаемые при работе с буровыми вышками.

·        Наиболее серьезной опасностью при работе на буровых вышках является частичное или полное их разрушение. Основная причина, приводящая к падению или разрушению вышек - недостаточный надзор за их состоянием в процессе длительной эксплуатации. По этим причинам были введены изменения в правилах безопасности, предусматривающие обязательные периодические проверки вышек, в том числе с полной разборкой и ревизией их деталей, а также испытания с нагрузкой вышек в собранном виде.

·        Расстояние от буровой установки до жилых и производственных помещений, охранных зон железных и шоссейных дорог, инженерных коммуникаций, ЛЭП должно быть не менее высоты вышки (мачты) плюс 10 м, а до магистральных нефтепроводов и газопроводов - не менее 50 м.

·        При слабом и рыхлом грунте должно производиться его укрепление (цементация, силикатизация и т.п.), топкие места покрываться настилом (гать, железобетонные плиты).

·        Кроме того, вышка должна подвергаться тщательному осмотру и проверке каждый раз до начала буровых работ. Также вышки осматривают перед спуском обсадных колонн, освобождением прихваченной бурильной или обсадной колонны, при авариях и после сильных ветров (для открытой местности -15 м/с, а для лесной и таежной-21 м/с, а также когда вышка сооружена в котловане.

Привышечные сооружения.

·        Редуктор (агрегатный) сарай, предназначенный для укрытия двигателей и передаточных механизмов лебедки. Его пристраивают к вышке со стороны её задней панели в направлении, противоположном мосткам. Размеры редукторного сарая определяются типом установки.

·        Насосный сарай для размещения и укрытия буровых насосов и силового оборудования. Его строят либо в виде пристройки сбоку фонаря вышки редукторного сарая, либо отдельно в стороне от вышки. Стены и крышу редукторного и насосного сараев в зависимости от конкретных условий обшивают досками, гофрированным железом, камышитовыми щитами, резиной или полиэтиленовой плёнкой. Использование некоторых буровых установок требуется совмещение редукторного и насосного сараев.

·        Приемный мост, предназначенный для укладки бурильных обсадных и других труб и перемещения по нему оборудования инструмента, материалов и запасных частей. Приемные мосты бывают горизонтальные и наклонные. Высота установки приемных мостов регулируется высотой установки рамы буровой вышки. Ширина приемных мостов до 1,5.2 м, длина до 18 м.

·        Ряд вспомогательных сооружений при бурении: на электроприводе - трансформаторные площадки, на двигателях внутреннего сгорания (ДВС) - площадки, на которых находятся емкости для горючесмазочных материалов и т.п.

·        Объекты соцкультбыта: столовая, вагоны-общежития и т.п.

Так как буровая вышка является частью буровой установки, то для представления о месте вышки в ней ниже представлена схема буровой установки. Также кратко рассмотрим некоторые другие основные части установки.

Некоторые основные элементы буровой установки.

·        Бурильная колонна - представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб, скрепленных между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.

·        Бурильные трубы - предназначены для передачи вращения долота (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, а также создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового.

·        Роторы - предназначены для передачи вращения буровому инструменту при роторном бурении, периодическом проворачивания инструмента при бурении забойными двигателями, а также для удержания колонны бурильных и обсадных труб при спуско-подъёмных операциях. Ротор является редуктором, передающим вращение вертикально подвешенной колонне бурильных труб от горизонтального вала трансмиссий.

·        Буровая лебедка - применяют 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 используется для передачи мощности от двигателя к ротору, свинчивания и развинчивания труб, подтаскивания грузов и других вспомогательных работ.

·        Буровые насосы - предназначены для подачи под давлением промывочной жидкости в скважину. Для бурения используются только горизонтальные приводные двух- и трехцилиндровые поршневые насосы

·        Буровые долота - основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы в процессе бурения скважины.
Бывают:

o Лопастные

o   Шарошечные долота

o   Алмазные долота

o   Твердосплавные

Таблица 1

Заключение

В данной работе были рассмотрены виды, сооружение и технические характеристики буровых вышек. Можно с уверенностью сказать, что буровая вышка является тем элементом, без которого невозможно добывать нефть из глубоких скважин. Она значительно упрощает процесс бурения, и совершенствуя конструкцию вышек можно еще более увеличить скорость, качество и глубину бурения, что может повысить производительность самой скважины.

Информационные ресурсы.

вышка скважина буровой профильный

1.   http://wwwoil.ru/? p=640

2.       http://fomen.ru/tag/tipy-konstrukcij-burovyx-vyshek/