Как работает буровая установка

ОДИН ДЕНЬ С…

Автор: Наталья РУДЕВА / фото Вячеслав СУХОДОЛЬСКИЙ

Корреспонденты NEFT.by понаблюдали, изучили и все выяснили

Мы в очередной раз примеряли на себя каски нефтяников. Сначала побывали в роли сейсморазведчиков, затем с геофизиками заглянули в подземные недра. Настала пора почувствовать себя бурильщиками.

Чтобы узнать, как сейчас работают специалисты Светлогорского управления буровых работ, направляемся на Осташковичское месторождение. К скважине № 301. Здесь трудится буровая бригада № 12 мастера Виталия Асадчего. От второго промысла «Белоруснефти» до нужного объекта рукой подать. Сопровождают нас Александр Рудько, заместитель начальника Центральной инженерно-технологической службы и начальник районной инженерно-технологической службы № 4 Виталий Зеленый.


Сегодня нам предстоит увидеть в действии самую новую буровую установку совместного производства гомельского ОАО «Сейсмотехника» и компании Drillmec. Этим станком бригада бурит наклонно-направленную скважину, проектная глубина которой 2 734 метра. В день нашего приезда бурение приближалось к финишу – освоено 2 666 метров.

Новая мобильная буровая установка АРС-250 имеет самую большую грузоподъемность в своем классе – 250 тонн. Его отличительные черты – наличие верхнего привода и мобильность. Телескопическая мачта (выдвигается на 40 метров) располагается на автомобильном шасси. Общий вес установки – 130 тонн. Вспомогательное оборудование формируется из разборных блоков и перевозится тралами.

Гул дизельной электростанции едва слышен при подъезде. Безлюдно. За песчаной обваловкой высится буровая мачта. Вверху происходит едва заметное движение. Поднимаются толстые тросы оттяжек, свежим буровым раствором блестят бурильные трубы. Людей по-прежнему не видно. Напоминает индустриальную картинку из американского кино, где все механизмы, двигатели и оборудование работают, но как бы сами по себе.

Александр Рудько:


"Аналогов такой буровой установки в Беларуси нет. АРС-250 невозможно сравнивать с прежними станками, где лебедка управляется ручным тормозом и много ручного труда. Это инновационный станок, тут все процессы полностью автоматизированы и компьютеризированы, а рабочее место бурильщика напоминает кабину пилота."

Александр Рудько, заместитель начальника Центральной инженерно-технологической службы СУБР

На встречу спешит мастер буровой Виталий Асадчий. Поднимаемся по мосткам. Вот и хозяева устья скважины – три помощника бурильщика у бурового ключа. Ну и «ключик»! Такой в карман не положишь – огромная металлическая конструкция с легкостью захватывает длинную, уходящую в небо, трубу. Быстрое вращение, и труба автоматически отсоединяется. Обнажая резьбу, она повисает в воздухе. Помбуры синхронно «кланяются», подхватывая ручные клинья, на которых мгновение назад в глубине висела бурильная колонна.


На верхушке мачты, на палатях – верховой. К нему уходят поднятые трубы. Он ловко принимает их из элеватора, направляет в кассетные отсеки, где ровненько развешены предыдущие. Лязг металла и оглушительный гул моторов, новый захват элеватором и следующая свеча из труб отправляется ввысь. На профессиональном языке этот труд называется спуско-подъемной операцией – слаженный, синхронный, красивый процесс.

До этого момента мне приходилось бывать у устья скважины. Но месторождение находилось на продуваемом жгучими ветрами Ямале, и буровой станок был «поскромнее». Там на площадке, залитой стылым буровым раствором, властвовал бурильщик. В суровых рукавицах, он стоял у  ротора и следил за действиями помбуров. Ему не надо было представляться, сразу было понятно, что главный в этом деле он. А здесь? Где бурильщик? Кто всем управляет? Оглядываюсь. Сбоку, среди многочисленных конструкций не сразу замечаю прозрачную кабину, со всех сторон обнесенную защитной решеткой. Оттуда за нашими перемещениями уже давно наблюдает Александр Ментюк.


Переступаем порог и сразу понимаем, почему Виталий Зеленый называл рабочее место бурильщика вторым бонусом АРС-250 (про первый – чуть позже). Из горячего наружного воздуха попадаем в приятную прохладу. Перед Александром Ментюком, сидящим в удобном мягком кресле, пять мониторов: на четырех отражаются все текущие процессы бурения, на пятый транслируется видео с ключевых локаций буровой. Под руками бурильщика – три джойстика с кнопками управления. Выше – переговорное устройство. У ног – огромный циферблат со стрелками и мудреной шкалой, похожий на корабельный барометр. Помещение достаточно просторное: вместилось пятеро «гостей» вместе с техникой фотографа.

PreviousNext

Александр Рудько:

2Кабина взрывозащищенная, ударопрочная, потому что бурильщик – первый человек, которого необходимо обезопасить в любой ситуации.

Александр Ментюк, бурильщик

Александр Ментюк:

"Как началось мое утро? Обычно! С чашки кофе. Затем – заполнить документацию, принять вахту, осмотреть оборудование, дать указания помбурам на 8-часовую смену. И можно приступать."


С мониторов Ментюк получает всю информацию о жизненных системах буровой установки, контролирует режим бурения, параметры спуска-подъема колонны, работу буровых насосов. «Барометр» рассказывает о «погоде» сверху и под землей – он индикатор веса бурильной колонны и всего того, что висит на крюкоблоке в воздухе.

Александр Ментюк:

"Состояние буровой передо мной, как на ладони. Через джойстики я управляю лебедкой, системой верхнего привода, гидрораскрепителем труб."

Александр делает едва уловимое движение джойстиком, и очередная 18-метровая свеча из бурильных труб легко уходит к верховому. На мониторе видно, как она становится на «подсвечник», верховой освобождает ее от элеватора и отравляет в кассетный отсек. Операция продолжается. В общей сложности надо поднять 130 свечей, в сумме они и есть пробуренная глубина.

Борис Плесканосов, помощник бурильщика

А дальше что будет, когда все они окажутся наверху? И зачем их вообще вытаскивали?


Александр Ментюк:

"В разных интервалах, для разных пород требуется различный инструмент. Доставая трубы, мы добираемся до долота, если надо – меняем компоновку и начнется обратный процесс наращивания труб, а потом и бурения. Кроме того, такие «остановки» часто нужны для каротажных работ – в скважину время от времени заглядывают геофизики. Тампонажники тоже «прикладывают руку» – цементируют стенки обсадных колонн."

Забурка новым АРСом 301-й скважины началась 7 мая. Три месяца бурения – небольшой срок, для того, чтобы полностью овладеть техникой такого масштаба и сложности. Бригада старается и есть результаты. Первую сборку и монтаж станка делали специалисты Вышкомонтажного управления. А вот разбирать АРС для переезда на новый объект буровая бригада мастера Асадчего планирует самостоятельно.

Александр Ментюк:


Закончим 301-ю, и демонтаж станет нашим первым опытом. Раньше буровики не занимались подобным. Разобрать станок в сентябре нам помогут «вышкари». Но в дальнейшем с этой операцией мы будем справляться своими силами, чтобы АРС-250 стал полностью нашим.

Переезд и монтаж АРСа, который складывается, как телескопическая удочка и состоит из разборных модулей, займет примерно 20 суток. Короткий срок в сравнении с несколькими месяцами, уходившими на ту же операцию со станком 3Д.

Виталий Асадчий:

Мобильность АРСа – большой плюс для нашей работы. Ведь сэкономленное время мы сможем использовать для бурения уже новой скважины. Это как раз тот случай, когда оперативность влияет на конечный результат, в данном случае – на снижение себестоимости добычи нефти. Думаю, что при успешном освоении монтажных работ, наша буровая бригада сможет укладываться и в более короткие сроки. Не все же сразу рождаются космонавтами! Ими становятся!  

Виталий Асадчий, мастер буровой

В процессе знакомства с новым АРСом я постоянно улавливала круговую «трансляцию»: все едва сдерживали желание больше рассказать и перечислить многочисленные и наилучшие качества нового станка.

Александр Ментюк:

"Разница между новым АРС-250 и привычными для нас станками 3Д существенная. Здесь все процессы автоматизированы. Не обходится, конечно, без нюансов… Ведь в 3Д мы знали каждый болтик, а здесь пока изучаем суперсовременное оборудование, приноравливаемся. Не все дается сразу…"

Я вспоминаю про упомянутый «первый» бонус АРСа. В чем же он? Виталий Асадчий выводит нас наружу и указывает наверх. Задираем головы, что каски едва не сваливаются. Там расположен верхний привод, вызывающий гордость всех к нему причастных.

Виталий Асадчий:


"Механизм верхнего привода отвечает за все операции в процессе бурения. Его преимущество в том, что он может бурить не только вниз, но и вверх. К примеру, произошло осложнение: движение компоновки вверх затруднено. С помощью верхнего привода можно «расхаживать» с вращением вверх-вниз пока компоновка не начнет свободное движение по стволу. На предыдущих станках о таком только мечтать приходилось!"

Мастер говорит о том, что «Белоруснефти» нужны именно такого класса станки со средней глубиной бурения. 3000–3500 метров – такой предел можно достичь на АРС-250.

Виталий Асадчий:

"Не везде есть необходимость бурить сверхглубокие скважины. На белорусских месторождениях глубина залегания углеводородов преимущественно 3–3,5 тысячи метров. Для этих глубин станок и был приобретен."

Такой грузоподъемности и мобильности установка нужна и на российском Севере, где работают белорусские нефтяники. После обкатки на здешних месторождениях «первенца» могут отправить бурить вечную мерзлоту Западной Сибири.

Александр Рудько:

"Уникальный агрегат! И он наш – сделан в Республике Беларусь! Если на просторах России и есть пара машиностроительных предприятий, которые пока только думают о выпуске подобной мобильной установки, то у нас она уже работает. К концу года мы планируем получить еще один такой."


Для себя отмечаю, что в сравнении с объектами, на которых работают станки 3Д, здесь непривычно «тихо». Диктофон без усилий «пишет» рядом с работающими двигателями. Обычно на буровых рев дизелей не дает потом разобрать речь на звуковых дорожках.

Александр Рудько:

"Преимущество АРС-250 в том, что здесь лишь один дизель, вращающий генератор. Он вырабатывает энергию, которая подается всем службам объекта. Все механизмы приводятся в движение мощными электродвигателями. Если на других станках работают, к примеру, пять дизелей, то здесь справляется один."

Обладатели АРСа связывают надежды с введением в строй атомной электростанции в Беларуси. Тогда, по их словам, мощный станок сможет работать напрямую от электрической сети, такую возможность проектировщики предусмотрели. В таком случае установка обойдется без дорогостоящего дизельного топлива.

Мастер Асадчий ведет нас к другому важному оборудованию, без которого невозможен процесс бурения – к очистной системе, удаляющей выбуренную породу из бурового раствора. В двухэтажном блоке компактно смонтированы мощные насосы, три ряда поточных вибросит, гидроциклонная установка, две центрифуги и множество трубопроводов. Из всего этого хозяйства широким рукавом к буровым насосам, а затем к верхнему приводу «ползет» манифольд. Там с высоты спускается грязевой шланг, нагнетающий в колонну буровой раствор, который выносит на поверхность частицы горной породы.

Виталий Асадчий:

"Буровой раствор – это «кровь» скважины. Ее надо постоянно очищать. Выбуренный раствор, попадая на вибросита, сначала освобождается от соли, крупных частиц. Далее отделяется песок, а потом после центрифугирования – мелкие частицы глины.Очищенным, он вновь поступает к долоту. Такой цикл продолжается пока идет бурение. Объем использования раствора при бурении этой скважины – 120 кубических метров. «Хранилище» АРС-250 рассчитано на 280 кубометров бурового раствора."

Мы направляемся к «мозгу» АРСа. На вид – это небольшой вагончик. Здесь, в вентилируемой прохладе, сосредоточена вся компьютерная поддержка буровой установки. Гудят сервера, разделенные на отсеки, мерцают мониторы.

Виталий Асадчий:

"Сюда стекается и здесь обрабатывается вся информация, полученная в процессе бурения. Здесь же хранится программное обеспечение, можно увидеть данные о работе всех электронных, автоматических систем, систем безопасности." 

Глядя на все это буровое великолепие, прихожу к выводу: с новым поколением техники растет и новое поколение буровиков. Так ли это?

Александр Рудько:

"Совершенно верно. Такая буровая установка полностью отвечает устремлениям современной молодежи: доля тяжелого физического труда сведена к минимуму компьютеризированными операциями, облегчена техникой и электроникой. В сложном оборудовании и приборах надо хорошо разбираться. Это требует знаний, интеллекта. И можно смело утверждать, что конкуренцию на рынке бурения компания «Белоруснефть» составляет не только прогрессивной техникой, но прекрасно обученными, высококвалифицированными кадрами."

В сентябре, когда буровики «поставят точку» в глубине 301-й, «Нефтеспецстрой» оборудует ее качалкой и коммуникациями. Затем ее освоением займутся специалисты Управления по повышению нефтеотдачи пластов и ремонту скважин и объект перейдет в добывающее хозяйство НГДУ «Речицанефть».

Источник: zen.yandex.ru

Классификации нефтяных буровых установок

Существует несколько общепринятых классификаций, в основе каждой из которых лежит определённый критерий.

По виду конструкционной системы буровые машины бывают:

  • мачтовые, в которых механическая часть базируется на двух опорных элементах;
  • башенные, в них присутствуют четыре опорных механизма. На каждый элемент нагрузка распределяется равномерно.

По способу перемещения буровые установки на нефть бывают:

  • передвижные преимущественно служат для разведывательных работ, в частности для забора проб грунта;
  • стационарные используются для добычи полезных ископаемых.

По месту монтажа вышки бывают:

  • наземные монтируются на грунт;
  • морские устанавливаются на морское дно.

Виды буровых установок на нефть

Классификация буровых установок для бурения скважин на нефть

Сферы применения и базовое назначение

Нефтяные буровые установки используются для проделывания многоцелевых отверстий.

Они применяются для:

  • Бурения добывающих скважин. Такие отверстия используют для добычи нефти, газа и сопутствующих компонентов.
  • Формирования разведывающих отверстий. Их проделывают там, где наличие нефти уже подтверждено исследованиями. Скважины необходимы для того, чтобы окончательно сформировать данные о запасах материала и изготовить схему работы на местности.
  • Бурения оценочных скважин. Их функциональная нагрузка состоит в том, чтобы проанализировать и спрогнозировать поведение нефтяных пластов и возможное движение земной коры в месте работы, а также оценить объёмы залегаемой нефти.
  • Проделывания контрольных скважин. Именно эти отверстия необходимы для постоянного контроля давления на территории, где ведётся добыча полезных ископаемых.
  • Бурения наблюдательных отверстий. Скважины используют для установления объёмов выкаченной и оставшейся нефти, а также для оценки контактов нефти, газа и воды друг с другом.

Фото наземной буровой установки на нефть

Классификация нефтяных буровых установок по месту установки - наземные

Устройство и оборудование

Нефтяная установка состоит из следующих систем:

  1. Энергетический комплекс. Входящий в него дизельный двигатель перерабатывает топливо для получения необходимой энергии. Она питает электрический генератор. Это устройство снабжает электричеством остальные узлы, агрегаты и механизмы.
  2. Механическая система включает в себя подъёмное устройство. Оно перемещает тяжёлые элементы при помощи лебедки, кабельной катушки и шкива.
  3. Вспомогательная система включает в себя элементы движения, вспомогательную лебедку, вентиляционное оборудование, освещение, водоснабжение и отопление.
  4. Информационная система обеспечивает контроль за работой основных узлов и агрегатов.
  5. Циркуляционная система предназначена для того, чтобы химический раствор попал в бурильную колонну. Под давлением он проходит через систему труб и стол ротора.

Кроме системных агрегатов нефтяная установка включает в себя следующее оборудование:

  • Насос, который закачивает бурильный раствор в колонну.
  • Трубы обеспечивают соединение агрегатов между собой.
  • Вибросито предназначено для фильтрации химической смеси.
  • Буровая вышка — это сердце установки. Она фиксирует буровую систему.
  • Превентор герметично фиксирует клапаны труб.
  • Вертлюг поддерживает равновесие бурильной колонны.
  • Ведущая труба служит для вращения бурильной колонны.
  • Бурильная колонна представляет собой совокупность труб для проделывания скважин.
  • Бур – породоразрушающий элемент, изготавливаемый из различных материалов.

Схема нефтяной буровой установки

Конструкция нефтяных буровых установок

Эксплуатация нефтяных систем

Установка нефтяных систем производится блоками или агрегатами. В качестве монтажных основ используют облегченные опоры. Перед установкой машины осуществляется подготовка площадки, на которой будет вестись работа по сборке самой машины и сопутствующего оборудования. Подготовка включает в себя разметку и освобождение пространства от пожароопасных предметов. Опорную часть всей системы составляют лебёдочно-роторный блок и приключенные к нему болтами хозяйственная и вспомогательная установки. Далее собираются вертикальные оси, стол ротора и будущий центр скважины. В заключительном этапе монтируются вышка и примыкающее к ней оборудование. Сборка производится специальным машинным краном.

Карта расположения мест расположения буровых установок на нефть

Область использования нефтяных буровых установок

По способу монтажа буровые машины для добычи нефти бывают:

  • поагрегатные, когда сборка ведётся отдельными узлами и элементами;
  • мелкоблочные, когда монтируются отдельные составляющие блочных систем;
  • крупноблочные, когда заранее собранные системы скрепляются между собой на месте проведения работ.

Доставка буровой установки для бурения скважин на нефть установки к месту работы — сложный процесс. Транспортировку оборудования производят при помощи тягача и модульных систем. Если размер установки позволяет, то используют полуприцепной механизм. Весь процесс транспортировки устройства к площадке добычи условно можно разделить на этапы:

  1. проводится расчёт, согласно которому решается вопрос о средствах транспортировки;
  2. подготовка маршрута перевозки с учётом надёжности дорожного полотна, естественных уклонов и препятствий;
  3. подготовка крепёжного оборудования, которое должно надёжно зафиксировать элементы системы в процессе движения;
  4. погрузка.

По способу передвижения нефтяные установки бывают:

  • самоходные, имеющие собственную моторную базу;
  • передвижные, которые перемещаются при помощи специальных машин;
  • стационарные, транспортировка которых возможна по частям или блокам.

На видео принцип работы буровой установки на нефть:

Источник: allspectech.com

Буровая вышка

Буровая установка для бурения нефтяных скважин представляет собой комплекс буровых механизмов, машин и оборудования, который монтируется непосредственно на точке бурения и обеспечивает весь процесс обустройства скважин.

Основными элементами современной буровой установки являются:

  • вышечный блок;
  • блок насосного оборудования;
  • силовые  приводы;
  • блок для приготовления бурового раствора;
  • 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.
Полезная информация
1 Оборудование, механизирующее наиболее трудоемкие виды работ
  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.

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.

Буровая установка для бурения нефтяных скважин

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).

Долота с шарошками

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.

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.

Алмазные долота бывают следующих типов:

  • с поверхностным расположением алмазов;
  • импрегированные (алмазы размещены на поверхности до 8 миллиметров);
  • инструменты особых конструкций;
  • 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.

Виды забойных двигателей

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.

Буровая установка для бурения нефтяных скважин

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.

Источник: neftok.ru

Как работает буровая установка

Для большинства людей, иметь свою нефтяную или газовую скважину – значит решить финансовые проблемы на всю оставшуюся жизнь и жить ни о чем не думая.
Но так ли просто пробурить скважину? Как она устроена? Этим вопросом, к сожалению, мало кто задается.

Буровая скважины 39629Г находится совсем недалеко от Альметьевска, в поселке Карабаш. После ночного дождя, все вокруг в тумане и перед машиной то и дело пробегали зайцыJ
Как работает буровая установка

И вот, наконец, показывалась сама буровая. Там нас уже ждал мастер буровой – главный человек на площадке, он принимает все оперативные решения и несет ответственность за все происходящее при бурении, а также – начальник управления буровых работ.
Как работает буровая установка

Принципиально, бурением называют разрушение горных пород на забое (в нижней точке) и извлечение разрушенной породы на поверхность. Буровая представляет собой комплекс механизмов, таких как буровая вышка, буровые насосы, системы очистки бурового раствора, генераторы, жилые помещения и т.д.

Буровая площадка, на которой расположены все элементы (о них мы поговорим ниже) – это очищенная от плодородного слоя земли и отсыпанная песком зона. После завершения работ этот слой восстанавливают и, таким образом, существенный вред экологии не наносится. Слой песка – обязателен, т.к. глина при первых дождях превратится в непроходимую жижу. Я сам видел, как в такой жиже застревали многотонные Уралы.
Но обо всем по порядку.
Как работает буровая установка

На скважине 39629Г установлен станок (собственно вышка) СБУ-3000/170 (стационарная буровая установка, максимальная грузоподъемность 170 тонн). Станок произведен в Китае и выгодно отличается от того, что я видел раньше. В России тоже производятся буровые, но китайские станки дешевле как в закупке, так и в обслуживании.
Как работает буровая установка

На этой площадке ведется кустовое бурение, оно характерно для горизонтальных и наклонно-направленных скважин. Такой тип бурения заключается в том, что устья скважин расположены на близком расстоянии друг от друга.
Поэтому буровой станок оборудован системой самоперемещения по рельсам. Система работает по принципу «тяни-толкай» и станок как бы передвигает сам себе с помощью гидроцилиндров. На перемещение с одной точки до другой (первые десятки метров) со всеми сопутствующими операциями уходит пара часов.
Как работает буровая установка

Поднимаемся на рабочую площадку буровой. Здесь собственно и происходит большая часть работы буровиков. На фото видны трубы буровой колонны (слева) и гидравлический ключ, при помощи которого колонна наращивается новыми трубами и продолжает бурение. Бурение происходит благодаря долоту на конце колонны и вращению, которое передается с помощью ротора.
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Особый восторг у меня вызвало рабочее место бурильщика. Когда-то давно, в Республике Коми, я видел бурильщика, который управлял всеми процессами с помощью трех ржавых рычагов и собственной интуиции. Чтобы сдвинуть рычаг с места, он буквально повисал на нем. В итоге, буровой крюк чуть было не зашиб его.
Здесь же бурильщик подобен капитану космического корабля. Он сидит в изолированной кабине, в окружении мониторов и управляет всем с помощью джойстика.
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Само собой, кабина отапливается зимой и охлаждается летом. Кроме того, на крыше,тоже стеклянной, предусмотрена защитная сетка на случай падения чего-нибудь с высоты и дворник для очистки стекла. Последний вызывает у буровиков неподдельный восторг:)
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Лезем наверх!
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Кроме ротора, буровая оборудована системой верхнего привода (сделана в США). Эта система объединяет в себе крановый блок и ротор. Грубо говоря, это кран с приделанным к нему электродвигателем. Система верхнего привода является более удобной, быстрой и современной, нежели ротор.
Как работает буровая установка

Видео как работает система верхнего привода:

С вышки открывается отличный вид на площадку и окрестности:)
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Кроме красивых видов, в верхней точке буровой можно обнаружить рабочее место верхового помбура (помощника бурильщика). В его обязанности входят работы по установке труб и общий контроль.
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

Так как верховой находится на рабочем месте всю 12-часовую смену и в любую погоду и любое время года, для него оборудована отапливаемая комната. На старых вышках этого никогда не было!
Как работает буровая установка

В случае нештатной ситуации, верховой может эвакуироваться с помощью троллея:
Как работает буровая установка

Когда скважина пробурена, ствол несколько раз промывается от разбуренной породы (шлама) и в нее спускают обсадную колонну, которая состоит из множества труб, скрученных между собой. Один из типовых внутренних диаметров обсадной колонны — 146 миллиметров. Длина скважины может достигать 2—3 километров и более. Таким образом, длина скважины превосходит её диаметр в десятки тысяч раз. Примерно такими же пропорциями обладает, например, отрезок обычной нити длиной 2—3 метра.
Как работает буровая установка

Трубы подаются по специальному желобу:
Как работает буровая установка

После спуска обсадной колонны скважину еще раз промывают и начинается цементирование затрубного пространства (пространства между стенкой скважины и обсадной колонной). Цемент подается на забой и продавливается в затрубное пространство.
Как работает буровая установка

После того, как цемент застывает, его проверяют зондом (прибором, спускаемым в скважину) АКЦ — акустический контроль цементажа, скважину опрессовывают (проверяют герметичность), если все ОК, то бурение продолжается – разбуривается цементный стакан на забое и долото идет дальше.
Как работает буровая установка

Буква «г» в номере скважины 39629Г означает, что ствол скважины – горизонтальный. От устья до определенного момента скважина бурится без отклонения, но потом с помощью шарнирного отклонителя и/или роторного отклонителя она выходит на горизонталь. Первый представляет собой трубу с шарниром, а второй – долото с направленным соплом, которое отклоняется напором бурового раствора. Обычно, на картинках, отклонение ствола изображается чуть ли не под углом 90 градусов, но в реальности этот угол составляет около 5-10 градусов на 100 метров.

За тем, чтобы ствол скважины шел туда, куда нужно, следят специальные люди – «кривильщики» или инженеры телеметрии. По показаниям естественной радиактивности горных пород, сопротивлению и другим параметрам, они контролируют и корректируют курс бурения.
Как работает буровая установка

Схематично все это выглядит вот так:

Любые манипуляции с чем-либо на дне (забое) скважины превращаются в очень увлекательное занятие. Если в скважину нечаянно уронить инструмент, насос или несколько труб, то вполне можно уроненное никогда не достать, после чего на скважине стоимостью в десятки или сотни миллионов рублей можно ставить крест. Покопавшись в делах и историях ремонта, можно найти настоящие скважины-жемчужины, на забое которых лежит насос, поверх которого лежит ловильный инструмент (для извлечения насоса), поверх которого лежит инструмент для извлечения ловил
ьного инструмента. При мне в скважину роняли, к примеру, кувалду:)

Чтобы нефть вообще могла поступать в скважину, нужно проделать отверстия в обсадной колонне и цементном кольце за ней, так как они, отделяют коллектор от скважины. Эти отверстия делают с помощью кумулятивных зарядов; они по сути такие же, как, например, противотанковые, только без обтекателя, потому что лететь им никуда не надо. Заряды пробивают не только обсадную колонну и цемент, но и сам пласт горной породы на несколько десятков сантиметров вглубь. Весь процесс называется перфорацией.
Как работает буровая установка

Для сокращения трения инструмента, выноса разрушенной породы, предотвращения осыпания стенок скважины и компенсации разницы пластового давления и давления на устье (внизу давление в разы больше) скважина заполнена буровым раствором. Его состав и плотность подбираются в зависимости от характера разреза.
Буровой раствор прокачивается компрессорной станцией и должен постоянно циркулировать в скважине во избежания осыпания стенок скважины, прихвата инструмента (ситуации, когда колонна заблокирована и ее невозможно ни вращать, ни вытащить – это одна из самых распространенных аварий при бурении) и прочего.

Спускаемся с вышки, идем смотреть насосы.
Как работает буровая установка

В процессе бурения буровой раствор выносит шлам (разбуренную породу) на поверхность. Анализируя шлам, буровики и геологи могу делать выводы о породах, которые сейчас проходит скважина. Затем раствор нужно очистить от шлама и снова отправить в скважину работать. Для этого оборудована система очистных установок и «амбар», где очищенный хранится шлам (амбар виден на предыдущем фото справа).

Первыми принимают раствор вибросита – они отделяют самые крупные фракции.
Как работает буровая установка

Затем раствор проходит ило- (слева) и пескоотделители (справа):
Как работает буровая установка

И, наконец, самая мелкая фракция удаляется с помощью центрифуги:
Как работает буровая установка

Затем раствор попадает в емкостные блоки, при необходимости восстанавливаются его свойства (плотность, состав и прочее) и оттуда с помощью насоса подается обратно в скважину.
Емкостной блок:
Как работает буровая установка

Буровой насос (произведен в РФ!). Красная штука сверху – гидрокомпенсатор, он сглаживает пульсацию раствора за счет противодавления. Обычно на буровых – два насоса: один рабочий, второй резервный на случай поломки.
Как работает буровая установка

Все этим насосным хозяйством заведует один человек. Из-за шума оборудования, всю смену он работает в берушах или защитных наушниках.
Как работает буровая установка

Как работает буровая установка

«А что у буровиков с бытом?» — спросите вы. Этот момент мы тоже не упустили из внимания!
На этой площадке буровики работают, короткими вахтами по 4 дня, т.к. бурение идет практически в черте города, но жилые модули практически ничем не отличаются от тех, что используют, к примеру, в Заполярье (разве что, в лучшую сторону).
Как работает буровая установка

Всего на площадке 15 вагончиков.
Часть из них – жилые, в них буровики живут по 4 человека. Вагончики разделены на тамбур с вешалкой, умывальником и шкафов и непосредственно жилую часть.
Как работает буровая установка

Кроме того, в отдельные вагончики (на местном сленге – «балки'») выведены баня и кухня-столовая. В последней мы прекрасно позавтракали и обсудили детали работы. Пересказывать не буду, а то вы меня обвините в совсем уж откровенной рекламе, но скажу, что мне немедленно захотелось остаться в Альметьевске… Обратите внимание на цены!
Как работает буровая установка

На буровой мы провели около 2,5 часов и я в очередной раз убедился, что таким сложным и опасным делом, как бурение и нефтедобыча в целом могут заниматься только хорошие люди. Еще давным-давно, на Севере, мне объясняли, что плохие люди тут не задерживаются.

Друзья, спасибо, что дочитали до конца. Надеюсь, теперь вы представляете себе процесс бурения скважин немного лучше. Если у вас остались вопросы — задавайте их в комментариях. Я сам или с помощью экспертов — обязательно отвечу!

Оригинал поста: http://student-geolog.livejournal.com/94950.html

Источник: kak-eto-sdelano.livejournal.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector