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, контрольно-
измерительные 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 контрольно- измерительным
приборам.
Оборудование для спуско-подъемных операций
Буровая вышка- оборудование 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: А- образные, П- образные и
четырехопорные. В зависимости от того насколько тяжелым будет подвесное оборудование,
выбирается и тип вышки:
· А- образная рассчитана на рабочую
нагрузку до 2000 кН
· П- образная рассчитана на рабочую
нагрузку до 3200 кН
· Четырехопорная рассчитана на рабочую
нагрузку до 5000 кН
Буровая лебедка- оборудование, 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 2х3 и 3х4:
в установках грузоподъемностью 100-300т применяют число шкивов 4х5, 5х6, 6х7.
Талевая система состоит из кронблока, талевого
блока и талевого каната. Кронблок представляет собой раму, на которой
смонтированы оси и опоры со шкивами.
Вспомогательное оборудование
Для производства спуско-подъемных операций
необходимо следующее вспомогательное оборудование: во- первых элеваторы, клинья
и спайдеры, которые используются для захвата и подвешивания бурильных труб; во-
вторых машинные, круглые ключи для свинчивания и развенчивания бурильных и
обсадных труб; в- третьих 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.
Ротор- оборудование для передачи вращения
колонне бурильных труб в процессе бурения, поддержания ее на весу при спуско-
подъемных 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:
) Передачи вращения от ротора к
породоразрушающему инструменту (при роторном бурении)
) Обеспечения циркуляции бурового
раствора
) 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
- 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.