Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин. Буровые установки и их основные элементы Нефтяная 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. 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.

Сейчас собственный источник питьевой воды на частном земельном участке или неподалеку от загородного дома является важной необходимостью.

В большинстве случаев, такой вопрос решается , что связанно с определенным уровнем затрат на услуги бурильщиков.

Сэкономить в таком случае поможет применение такого устройства, как малогабаритная гидравлическая буровая установка. Она поможет провести бурение скважины самостоятельно.

1 Назначение малогабаритной гидравлической буровой установки

2 Как устроена малогабаритная буровая установка?

Самодельная установка для бурения оснащена вертлюгом, который можно собрать своими руками. Он способствует передаче движущего момента от мотора-редуктора к вращающемуся стволу бура.

2.1 Разновидности малогабаритных буровых установок

Особенности конструкции напрямую зависят от метода, при помощи которого будет осуществляться бурение скважины. Если проводится , то разрушение грунта проводится с помощью груза.

Сейчас выделяются четыре основных вида бурильных установок малогабаритного типа. Это может быть:

• Установка для проведения ударно-канатного бурения;
• Шнековая буровая установка;
• Ручная роторная установка.

Агрегат ударно-канатного бурения представлен в виде рамы, которая имеет треугольное основание. В этой конструкции рабочие элементы представлены в виде троса и прикрепленного к нему долота (чаще всего применяется ) или . Агрегаты шнеково-бурового типа применяется в тех случаях, когда необходимо вынимать грунт с помощью шнека.

В этом случае не проводится промывание полученной скважины потоком воды. Буровые установки роторного типа производят свою работу, основываясь на принципе гидравлического бурения.

Такие агрегаты отличаются предельной простотой конструкции, а электромотор в них заменяется ручным рычагом. Ввиду того, что данный агрегат требует большого количества приложенных к нему физических усилий, используется в настоящее время он крайне редко.

2.2 Как изготовить своими руками?

Для того чтобы самостоятельно сделать самое простое бурильное приспособление, нужен будет сварочный аппарат, болгарка, дрель. Следует знать, что ручная шнековая буровая установка представляет собой очень простое приспособление, работа которого основана применении ручного труда.

В таких установках рациональней всего будет применение электромотора, для того, чтобы производить вынимание бура на поверхность. Для того чтобы создать установку для проведения ударно-канатного бурения потребуется сконструировать ударную станину, на которой будет опускаться и подниматься ударный снаряд.

Для облегчения работы установка подключается к мотору редукторного типа. При помощи него производится наматывание троса на барабан.

К тросу прикрепляется утяжеленная желонка. Для того чтобы устройство работало с высокой степенью эффективности, к нему прикрепляется патрон, вес которого должен быть не меньше 80 кг.

В процессе ритмичного вбивания желонки забой постепенно очищается от накопившегося в нем глинистого грунта. Основным рабочим элементом такого устройства является так называемый «стакан».

Он изготавливается из отрезка толстостенной трубы, диаметр которой должен составлять 80-120 мм. К тому же, чем тяжелее будет материал, тем эффективнее будет проводиться процесс бурения.

Внизу снаряда вырезаются зубья треугольной формы, которые способствуют разрыхлению грунта, а нижняя кромка стакана подвергается заточке.

Сверху стакана проделывается ряд отверстий, которые нужны для того, чтобы надежно произвести закрепление каната. Длина патрона должна составлять 1-1,5 метра.

Для того чтобы было возможным с глубиной равной восьми метрам, конструкция подвергается закреплению на верху специальной вышки-треноги.

В верхней части изделия проделывается отверстие. Оно предоставляет пространство для свободного движения штанги. По мере того, как штанга будет опускаться, и подниматься ее вес будет увеличиваться.

В таких случаях, для подъема бурильного снаряда следует применять лебедочный механизм. Сама вышка может быть выполнена как из металлических, так и из деревянных балок.

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.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 10 минут

А А

Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин

Буровая вышка

Основными элементами современной буровой установки являются:

• вышечный блок;
• блок насосного оборудования;
• силовые приводы;
• блок для приготовления ;
• блок очистки бурового раствора (часто совмещен с предыдущим блоком);
• оборудование для бурения:

1. ротор;
2. вертлюг;
3. талевый механизм;
4. буровая лебедка;
5. насосы;
6. силовой привод и так далее.

• буровые сооружения:

1. буровая вышка;
2. комплект оснований;
3. укрытия сборно-разборного или каркасно-панельного типа;
4. комплект стеллажей;
5. приемные мостки.

1. устройство для регулировки подачи долота;
2. механизмы, позволяющие автоматизировать спусковые и подъемные операции;
3. клиновой пневматический захват для труб;
4. буровой автоматический ключ;
5. вспомогательная лебедка;
6. пневматический раскрепитель;
7. краны для проведения ремонта;
8. пульт для контроля за процессами бурения;
9. управляющие посты.

• оборудование, обеспечивающее приготовление, регенерацию и очистку буровых растворов:

1. устройство для приготовления раствора;
2. комплект вибросит;
3. отделители ила и песка;
4. подпорные насосы;
5. комплект емкостей для буровых растворов, воды и химреагентов.

• манифольд:

1. блочная нагнетательная линия;
2. запорные устройства дроссельного типа;
3. буровой рукав.

• оборудования, обеспечивающее обогрев элементов буровой установки:

1. теплогенераторы;
2. радиаторы отопления;
3. коммуникации, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя.

Основное назначение вышечного блока:

• подвешивание талевой системы и крепящихся к ней бурильных труб;
• размещение оборудования, обеспечивающего спуск и подъем насосно-компрессорных, обсадных и бурильных элементов трубных колонн;
• размещение устройств, обеспечивающих подачу и вращение бурового инструмента.

В блоке силового привода размещаются дизельные или электрические силовые установки, компрессоры, редуктора и коробки передач.

В насосном блоке расположены насосные установки вместе со своими силовыми агрегатами.

В состав блока для приготовления и последующей регенерации буровых растворов входят:

• емкости для приема и хранения бурового раствора, как для находящегося в процессе рабочей циркуляции, так и для создания необходимого запаса этой жидкости;
• устройства, обеспечивающие приготовление раствора:
• глиномесительное оборудование;
• БПР (блок приготовления раствора) и так далее.

• очистительное оборудования для регенерации бурового раствора:
• комплект вибросит;
• отделители ила и песка;
• дегазационные устройства;
• отстойники.

Комплекс, обеспечивающий спуск и подъем оборудования на скважине, является механизмом полиспастного типа, и включает в себя следующие основные элементы:

• кронблок;
• подвижный талевый блок;
• буровая лебедка;
• механизм крепления конца каната (неподвижного);
• сам стальной канат, который обеспечивает гибкую связь между двумя предыдущими устройствами.

Кронблок монтируется в верхней части буровой вышки. Подвижный конец каната закрепляется на барабане буровой лебедки, а его неподвижный конец посредством механизма крепления закрепляется у основания вышки. На талевый блок вешается крюк, за который при помощи строп подвешивают или вертлюг, или элеватор для спуска/подъема трубных колонн. На современных спуско-подъемных комплексах крюк и талевый блок, как правило, объединяют в единый механизм, называемый крюкоблоком.

Конструкция нефтяных буровых установок

Технологический инструмент, применяемый при бурении скважин

Понятие «буровой инструмент» объединяет в себе все приспособления и механизмы, которые используются для бурения скважин и шпуров, а также при работах по ликвидации возникающих аварийных ситуаций. По своему назначению буровой инструмент делится на:

• технологический;
• специальный;
• аварийный;
• вспомогательный.

Конструктивные особенности и номенклатура бурового инструмента меняются в зависимости от:

• области применения (какие скважины бурят – геологоразведочные, взрывные, эксплуатационные, нагнетательные и так далее);
• способа бурения;
• диаметра скважины;
• характеристик разбуриваемых пород.

При помощи технологического инструмента непосредственно осуществляется бурение, которое заключается в разрушении горных пород и транспортировке на поверхность их разрушенных остатков. Такой инструмент еще называют породоразрушающим или забойным.

В его состав входят:

• долота и коронки;
• кернорватели;
• различные виды труб (колонковые, шламовые, бурильные трубы (обычные и утяжеленные);
• комплект переходников;
• набор сальников и так далее.

Строение углеводородных месторождений нефти и газа представлено в основном горными породами осадочного вида.

Основные физико-механические свойства таких пород, которые непосредственно влияют на буровой процесс:

• упругость;
• пластичность;
• твердость;
• сплошность;
• абразивность.

Основным породоразрушающим инструментом, обеспечивающим бурение скважин, является долото.

По принципу действия, с помощью которого происходит разрушение породы, долота подразделяются на следующие виды:

• режуще-скалывающие – разрушение породы происходит при помощи лопастей, наклоненных в сторону вращения инструмента (используются при бурении мягких горных пород);
• дробяще-скалывающие – порода разрушается либо зубьями, либо штырями, размещенными на шарошках; шарошки вращаются вокруг как вокруг оси долота, так и вокруг собственной оси; в процессе вращения долота, помимо дробящего воздействия штырей или зубьев, в процессе их проскальзывания по забою порода также скалывается (срезается) породу, что значительно повышает эффективность бурового процесса;
• истирающе-режущие – разрушение породы производится при помощи алмазных зерен или твердосплавных штырей, которые расположены на торцах долота или на лопастных кромках этого инструмента; такие долота применяют при бурении среднетвердых пород неабразивного типа и твердых горных пород; лопастные долота, армированные штырями из твердых сплавов или алмазными зернами, используются для разбуривания пород, которые перемежаются по твердости и абразивности.

Лопастные виды долот

В зависимости от типа своей конструкции, а также от оснащенности твердосплавными элементами, долота лопастного типа используют при бурении:

• мягких пород;
• пород средней твердости;
• мягких пород, в которых есть малоабразивные средние пропластки;
• при необходимости разбурить цементные пробки или металлические детали нижней части обсадных трубных колонн;
• при необходимости расширения скважинного ствола.

В настоящее время на практике применяются следующие виды лопастных долот:

• двухлопастные с проточной промывкой (диаметр варьируется от 76-ти до 165,1 миллиметра);
• трехлопастные с проточным или гидромониторным видом промывки (диаметры – от 120,6 до 469,9 миллиметров);
• трехлопастные долот с истирающе-режущим принципом действия с проточной промывкой или промывкой с помощью гидромонитора (диаметр – от 190,5 до 269,9 миллиметров);
• шестилопастные истирающе-режущие долота с двумя типами промывки (диаметр – от 76-ти до 269,9 миллиметров);
• пикообразные с проточной промывкой (диаметр – от 98,4 до 444,5 миллиметров).

В настоящее время промышленность производит такие типы долот лопастного вида (к пикообразным – не относится):

• долота для бурения мягких пород (литера М);
• для мягких пород со среднетвердыми пропластками (МС);
• для абразивных мягких абразивных пород со среднетвердыми пропластками (МСЗ);
• для среднетвердых пород (С);

Пикообразные лопастные долота бывают двух видов:

• применяемые для расширения скважинного ствола (литера Р);
• для разбуривания металлических элементов и цементных пробок в нижней части обсадной колонны (Ц).

Как в нашей стране, так и во многих зарубежных нефтегазодобывающих странах бурение газовых и нефтяных, как правило, производится при помощи шарошечных долот с шарошками конической формы. Долота шарошечного типа используются для производства сплошного бурения скважин самого разного назначения (добывающих, разведочных, нагнетательных и так далее). Очистка забоя при использовании таких долот производится либо при помощи сжатого воздуха, либо промывочными растворами.

Долото шарошечное буровое d=76-490 мм

Если сравнивать такой инструмент с описанным выше лопастным, то он имеет ряд несомненных преимуществ, а именно:

• площадь непосредственного контакта с забоем у долот с шарошками гораздо меньше, чем у долот лопастного типа, однако общая длина их рабочих кромок гораздо больше, что дает возможность существенно повысить эффективность бурового процесса;
• шарошки по забою перекатываются, а лопасти – скользят, поэтому износостойкость шарошечных долот гораздо выше, чем лопастного инструмента;
• из-за того, что шарошки по забою перекатываются, потребляемый инструментом крутящий момент относительно мал, что сводит к минимуму возможность заклинивания шарошечных долот.

Изготовление долот шарошечного типа регламентировано ГОСТ-ом номер 20692-75.

Согласно этому нормативному документы, такой инструмент выпускают в трех исполнениях – одно-, двух- и трехшарошечные долота. Самыми распространенными являются трехшарошечные инструменты.

По критерию конструкции и расположения на инструменте продувных и промывочных каналов, такие долота делятся на:

• долота с центральной промывкой (литера Ц)
• с центральной продувкой (П);
• с боковой промывкой гидромонитором (Г);
• с боковой продувкой (ПГ).

Алмазные бурильные долота

Алмазный буровой инструмент представляет собой твердосплавную алмазонесущую рабочую матрицу в стальном корпусе, который оборудован внутренней присоединительной замковой резьбой конусного вида.

Такой буровой инструмент различается по форме рабочей матрицы, по качественным характеристикам используемых алмазов, а также по применяемых промывочным системам.

Твердосплавную алмазонесущую матрицу алмазного долота изготавливают методами порошковой металлургии из металлических порошков.

Такие металлосодержащие порошки хорошо удерживают алмазы и дают возможность изготавливать рабочие матрицы с разной твердостью и износостойкостью. Наилучшими показателями по таким качественным характеристикам, как прочность, износостойкость и теплопроводность, обладают алмазные матрицы на основе вольфрама.

При изготовлении бурильных головок алмазного бурового инструмента применяются так называемые технические алмазы массой от 0,05 до 0,34 карата. При производстве такого долота, к примеру, диаметром 188 миллиметров, расходуется от 400 до 650 карат (от двух до двух с половиной тысяч алмазных зёрен).

Бурильные головки алмазных долот изготавливаются в двух модификациях:

• однослойные (типы КР. КТ, ДР, ДТ т ДК), на которых алмазные зерна размещены в поверхностном слое рабочих кромок металлических матриц по определённым схемам;
• импрегнированные (тип ДИ)Ю на которых мелкие алмазные зерна распределены равномерно по всей матрице.

с радиальным расположением каналов и с наружной поверхностью биконического вида (ДР);

с напорным каналом и с тораидальными выступами (ДК);

с синтетическим типом размещения алмазных зерен (С);

с импрегированными алмазными зернами (И);

лопастные (ДЛ);

с внутренним конусом (ДВ);

импрегированные с заостренными торцами лопастей (ДИ);

универсальные (ДУ).

Такой породоразрушающий инструмент применяется при бурении глубоких (более трех километров) скважин. Стойкость алмазного инструмента по сравнению с шарошечным выше в 20- 30 раз.

В качестве таких силовых установок в процессе бурения используются турбобуры, электробуры и винтовые двигатели, которые ставятся сразу над долотом.

Турбобур представляет собой многоступенчатую турбину с количеством ступеней до 350. В состав каждой ступени входит жестко соединенный с корпусом статор и закрепленный на валу устройства ротор. Стекая по лопаткам статора, поток жидкости воздействует на роторные лопатки, тратя часть энергии на получение вращательного момента.

Затем этот поток вновь натекает на статорные лопатки, и процесс повторяется. Несмотря на то, что каждая отдельная ступень турбобура способна развивать небольшой крутящий момент, из-за их большого количества суммарной мощности, подаваемой на вал устройства, вполне достаточно для бурения горных пород с высокой твердостью.

При таком способе бурения рабочей жидкостью выступают промывочные растворы, поступающие с поверхности к турбобуру через бурильную колонну. Долото жестко прикреплено к валу турбобура и вращается независимо от колонны буровых труб.

Бурение с использованием электробура подразумевает подачу электрической энергии на электродвигатель посредством укрепленного внутри буровой колонны кабеля. При таком методе производства работ вращается только вал двигателя с закрепленным на нем долотом, а корпус устройства и бурильная колонна – неподвижны.

Основные элементы конструкции двигателя винтового типа – это ротор и статор.

Внутренняя поверхность стального корпуса статора покрыта слоем специальной резины и имеет форму винтовой многозаходной поверхности. Ротор, изготовленный также из стали, в свою очередь, имеет форму многозаходного винта, количество винтовых линий которого меньше на одну, чем у поверхности статора.

Ротор размещается в статоре с эксцентриком. Эксцентрик, а также разница количества статорных и роторных винтовых линий позволяют контактирующим поверхностям образовывать ряд шлюзов (замкнутых полостей) – шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца, с пониженным значением давления у нижнего шлюза. Этими шлюзами перекрывается свободное движение через двигатель подаваемой жидкости, что позволяет создавать в шлюзах с помощью жидкостного давления передаваемый долоту вращательный момент.

Как добывают нефть. aslan wrote in April 15th, 2012

С нефтью нам не повезло. Если в Ираке или Саудовской Аравии достаточно пробурить одну неглубокую скважину в песке, к которой легко подъехать на любом внедорожнике, то у нас нефть сосредоточилась в сибирских болотах, где зимой -50, а летом +30 и комары размером с хорошего мамонтенка.

Бурить в болоте невозможно, поэтому нефтянники сначала вырубают лес, осушают болото и отсыпают площадку из песка, так называемый "куст", к которому подводят дорогу и электричество. Чтобы не отсыпать такую площадку для каждой скважины, их объединяют в группы по несколько десятков на одном кусте, а бурят не вертикально вниз, а под наклоном.

Забой скважины (её дно) может находиться по горизонтали в паре километров от куста, а есть скважины с отходом в 12 километров, например, на Сахалине. Их бурят под наклоном, потому что куст один, а геологам нужно охватить скважинами большую площадь месторождения или, например, нужно добывать нефть, которая находится под городом или заповедником.

На разных месторождениях бурят на разную глубину. В Западной Сибири глубина скважины составляет 1,5 - 2,5 км, в Поволжье может достигать 4,5 км, в Восточной Сибири около 2-3 км.

При строительстве скважины задействованы десятки различных служб: начинают “сейсмики”, далее приходят “освоенцы”, потом уже буровики (которые подразделяются на службы буровых растворов, геофизических исследований, телеметрии и долотного сервиса) , потом служба капитального ремонта скважин, далее дОбыча (работники Добычи называют себя именно с ударением на О). Их в свою очередь обслуживают различные “взвода обеспечения” - вывоз шлама, спецтехники т.п.

Для выполнения всех этих работ Нефтяная Компания (НК) привлекает многочисленных подрядчиков. То же самое касается и отсыпки кустов, дорог, постройки общежитий для работников и так далее. Сама НК владеет лицензией на месторождение и занимается управлением и финансированием всех работ, выполняемых нефтесервисными компаниями. Именно поэтому у нефтяных компаний так много разнообразных "дочек".

Для бурения используют буровые установки (простите за масло масляное) весом около 1000 тонн. Наверху буровой вышки подвешена лебедка с гигантским крюком, которая двигает вверх-вниз огромный электродвигатель. Эта конструкция называется "верхний привод".

Первым в скважину опускают долото (болванка с тремя шипастыми вращающимися головками-шарошками), которое непосредственно бурит. Оно навёрнуто на утяжелённые бурильные трубы (погонный метр такой трубы диаметром 165 мм весит 135 кг). В свою очередь утяжелённые бурильные трубы навёрнуты на обычные бурильные трубы, которые предварительно свинчивают в "свечки" по 2-4 штуки вместе.

Вся эта колбаса называется "бурильная колона" и прикручена к валу огромного электродвигателя, подвешенного на гигантском крюке.

При бурении скважины "верхний привод" начинает вращать всю эту колбасу и опускается вниз, перенося вес колонны на долото. Типичная буровая колонна в скважине глубиной до 3 км имеет вес 100-150 тонн. Это вес, который висит на гигантском крюке. Спуск и подъем бурильных колонн производят много раз из-за необходимости смены долота.

Через трубы прокачивают специальную жидкость - буровой раствор - под давлением порядка 50-150 атмосфер. Раствор проходит внутри всей колбасы и выходит через долото, охлаждая его, после чего возвращается на поверхность через пространство между стенками колонны и стенками скважины, вынося на поверхность шлам (пробуренную породу).

Раствор очищают, а шлам выбрасывают в шламовый амбар (яму, которая после того как заканчивается бурение, обязательно рекультивируется, то есть засыпается грунтом и на ней высаживают травку).

По мере необходимости (опасность обвалов и т.д.) скважину укрепляют обсадными трубами, после чего продолжают бурить долотом меньшего размера. Скважина на всём своём отрезке не одинакова в диаметре: начинается с 393мм, далее 295мм, потом 215, и наконец 143мм.

На бурение скважины уходит от месяца до года в зависимости от очень многих факторов: длины, геологии, разгильдяйства нефтяной и буровой компаний и т.д.

В готовую скважину спускают так называемую обсадную колонну, а в пространство между ней и стенкой скважины закачивают цемент. Делается это для воспрепятствования обрушения стенок скважины:

Пробурив и обсадив скважину, буровую установку с помощью гидравлических домкратов и толкателей перевозят по рельсам метров на 5-7 в сторону для бурения новой скважины. Пробуренной скважиной начинает заниматься служба капитального ремонта скважин (КРС).

Если нужно перевезти буровую установку на другой куст, то она разбирается на модули и перевозится по частям на новое место, где снова собирается. В труднодоступных районах, где ещё месторождение не освоено, буровые установки собирают по блокам с помощью вертолётов. Первичный монтаж буровой обычно длится чуть больше месяца:

Для того чтобы нефть поступала в зацементированную скважину, в нее спускают специальный заряд, который простреливает отверстия в обсадной колонне на необходимой глубине. Затем в скважину спускают электрический насос, прикрепленный к насосно-компрессорным трубам (НКТ), по которым нефть поступает на поверхность:

Венчает всю эту конструкцию наземное оборудование, называемое по-русски "фонтанной арматурой", а по-английски Christmas Tree (Новогодняя ёлка). Качает нефть уже непосредственно центробежный насос, опущенный на дно скважины, который подаёт выкаченную жидкость (сразу нефтью эту эмульсию называть некорректно) на различные станции очистки:

На кусте скважины бурят в ряд в среднем на расстоянии 5 метров друг от друга. У каждой скважины своя "выкидная линия", по которой эмульсия (нефть+вода) поступает в АГЗУ - замерную установку, где меряется "дебит" (объем добываемой продукции в сутки):

Металлические конструкции над скважинами - это кабельные эстакады:

А вот по этим трубам течет нефть. Многие наши месторождения имеют высокую степень обводненности, то есть из скважины выходит, например, лишь 30 процентов нефти, а все остальное - вода. Чтобы она не замерзала в трубах, их укутывают теплоизоляцией:

Скважины бурят "буровики", а нефть из них качают "операторы по добыче нефти и газа". Буровики живут прямо на кусте в вагончиках, а операторы и все остальные на Опорной Базе Промысла (ОБП).

В вагончиках у буровиков обязательно присутствует сушилка, баня и столовая. Готовят вкусно, и даже операторы во время объезда своих кустов частенько заезжают на буровые покушать. Комплексный обед стоит около 100 рублей.

Работа буровиков очень опасная (высокие давления в трубах при бурении, работа под грузоподъёмными механизмами) и требует высокой концентрации внимания. Но проблема в том, что рабочие устают, теряют концентрацию и поэтому часто случаются травмы, причём очень тяжёлые (отрывают ноги и руки, теряют зрение, гибнут). Это актуальная проблема в отрасли.

Работают на буровой вахтовым способом. Вахта длится от 2 недель до месяца. За каторжную работу помощник бурильщика получает около 80 тысяч рублей в месяц. Потом месяц отдыхает и ничего не получает. Итого получается 40 тысяч рублей в месяц.

На каждом месторождении есть так называемый "факел". Он нужен, чтоб сжигать растворенный в нефти попутный газ. На разных месторождениях газовый фактор разный: где-то газа очень много, а где-то его почти нет.

Обычно люди удивляются, почему бы этот газ не продавать Газпрому? Ответ простой: очистка попутного газа и доведение его до стандартов Газпрома стоит значительно дороже, чем сам газ. Проще и дешевле его сжигать. Однако с 2012 года все нефтедобывающие компании обязали довести утилизацию попутного газа до 95 %. То есть не выбрасывать всякий шлак в атмосферу, а очищать и продавать.