НОУ ІНТУЇТ | лекція | Буріння нафтових і газових свердловин

1. Ударне буріння свердловин При ударному бурінні руйнування гірських порід проводиться долотом 1, підвішений...

Ударне буріння свердловин

При ударному бурінні руйнування гірських порід проводиться долотом 1, підвішений на канаті ( Мал. 4.7 ). Буровий інструмент включає також ударну штангу 2 і канатний замок 3. Він підвішується на канаті 4, який перекинуто через блок 5, встановлений на будь-якої щоглі (умовно не показана). Зворотно-поступальний рух бурового інструменту забезпечує буровий верстат 6.

Мал.4.7.

Схема ударного буріння: 1 долото; 2 - ударна штанга; 3 - канатний замок; 4 - канат; 5 - блок; 6 - буровий верстат

У міру поглиблення свердловини канат подовжують. Циліндричний свердловини забезпечується поворотом долота під час роботи.

Для очищення забою від зруйнованої породи бурової інструмент періодично витягують з свердловини, а в неї опускають желонку, схожу на довге відро з клапаном в дні. При зануренні желонки в суміш з рідини (пластової або наливається зверху) і розбурених частинок породи клапан відкривається і желонка заповнюється цією сумішшю. При підйомі желонки клапан закривається і суміш витягується догори.

По завершенні очищення забою в свердловину знову опускається буровий інструмент і буріння триває.

Щоб уникнути обвалення стінок свердловини в неї спускають про- саднить трубу, довжину якої нарощують в міру поглиблення забою.

В даний час при бурінні нафтових і газових свердловин ударне буріння в нашій країні не застосовують.

Нафтові і газові свердловини споруджуються методом обертального буріння. При даному способі породи дробляться не вдарив, а руйнуються обертовим долотом, на яке діє осьова навантаження. Крутний момент передається на долото або з поверхні від вращателя (ротора) через колону бурильних труб (роторне буріння) або від забійного двигуна (турбобура, електробура, гвинтового двигуна), встановленого безпосередньо над долотом.

Турбобур - це гідравлічна турбіна, що приводиться в обертання за допомогою нагнітається в свердловину промивної рідини. Електробур є електродвигун, захищений від проникнення рідини, харчування до якого подається по кабелю з поверхні. Гвинтовий двигун - це різновид забійній гідравлічної машини, в якій для перетворення енергії потоку промивальної рідини в механічну енергію обертового руху використаний гвинтовий механізм.

Бурові установки, устаткування й інструмент

Буріння свердловин здійснюється за допомогою бурових установок, обладнання та інструменту.

Бурові установки. Бурова установка - це комплекс наземного устаткування, необхідний для виконання операцій по проводці свердловини. До складу бурової установки входять (рис. 4.8):

• бурова вишка;
• обладнання для механізації спуско-підйомних операцій;
• наземне обладнання, безпосередньо використовується при бурінні;
• силовий привід;
• циркуляційна система бурового розчину;
• прівишечних споруди.

Бурова установка: 1 - долото; 2 - наддолотного утяжеленная бурильна труба; 3 - переводник; 4 - центратор; 5 - муфтовий переводник; 6, 7 - обтяжені бурильні труби; 8 - переводник; 9 - запобіжне кільце; 10 - бурильні труби; 11 - запобіжний переводник; 12, 14 - перевідники штангові нижній і верхній; 13 - провідна труба; 15 - переводник вертлюга; 16 - вертлюг; 17 - стояк; 18 - шланг; 19 - гак; 20 - талевого блок; 21 - вишка; 22 - кронблок; 23 - редуктор; 24 - лебідка; 25 - ротор; 26 - шламоотделітель; 27 - буровий насос

Випускаються вітчизняні бурові установки:

1. ВАТ "Уралмаш" вантажопідйомністю від 160 500 т (БУ2500 / 160 ДПБМ; БУ3200 / 200 ДГУ-1М; БУ4000 / 260 ДГУ-Т і ін.).
2. ВАТ "Волгоградський завод бурової техніки".
3. Підприємство "UPET SA" (Румунія), що входять в машинобудівну корпорацію "Об'єднані машинобудівні заводи".
4. ВАТ "Кунгурский машинобудівний завод".
5. ЗАТ "ІЖДРІЛ" установки бурові мобільні K160, АЕ520RU-125.

Бурова вишка - це спорудження над свердловиною для спуску і підйому бурового інструменту, забійних двигунів, бурильних і обсадних труб, розміщення бурильних свічок (з'єднання двох-трьох бурильних труб між собою довжиною 25 36 м) після підйому їх з свердловини і захисту бурової бригади від вітру і атмосферних опадів.

Розрізняють два типу вишок: баштові та щоглові. Їх виготовляють з труб або прокатної сталі.

Баштова вишка являє собою правильну усічену чотиригранну піраміду гратчастої конструкції. Її основними елементами є ноги, ворота, балкон верхнього робочого, подкронблочная майданчик, козли, поперечні пояса, стяжки, маршові сходи.

Вишки щоглового типу бувають одноопорні ( Мал. 4.9 ) І двоопорні (Л-образні). Останні найбільш поширені ( Мал. 4.10 ).

А-образні вишки більш трудомісткі у виготовленні і тому дорожчі. Вони менш стійкі, але їх простіше перевозити з місця на місце і потім монтувати.

Основні параметри вишки - вантажопідйомність, висота, ємність "магазинів" (сховищ для свічок бурильних труб), розміри верхнього і нижнього підстав; довжина свічки, маса.

Вантажопідйомність вишки - це гранично допустима вертикальна статичне навантаження, яка не повинна бути перевищена в процесі всього циклу проводки свердловини.

Висота вежі визначає довжину свічки, яку можна витягти зі свердловини і від величини якої залежить тривалість спускопідйомні операцій. Чим більше довжина свічки, тим на менше число частин необхідно розбирати колону бурильних труб при зміні бурового інструменту. Скорочується і час подальшого складання колони. Тому з ростом глибини буріння висота і вантажопідйомність вишок збільшуються. Так, для буріння свердловин на глибину 300 500 м використовується вишка висотою 16 18 м, глибину 2000 3000 м - висотою - 42 м і на глибині 4000 6500 м - 53 м.

Ємність "магазинів" показує яка сумарна довжина бурильних труб діаметром 114 168 мм може бути розміщена в них. Практично місткість "магазинів" показує на яку глибину може бути здійснено буріння за допомогою конкретної вишки. Розміри верхнього і нижнього підстав характеризують умови роботи бурової бригади з урахуванням розміщення бурового обладнання, бурильного інструменту і засобів механізації спуско операцій. Розмір верхнього підстави вишок становить 2x2 м або 2,6x2,6 м, нижнього 8x8 м або 10x10 м.

Загальна маса бурових вишок становить кілька десятків тонн.

Засоби малої механізації для спуско-підйомних операцій включає Талеві систему і лебідку. Талевого система складається з нерухомого кронблока ( Мал. 4.11 ), Встановленого у верхній частині бурової вишки, талевого блоку ( Мал. 4.12 ), З'єднаного з кронблок талевого канатом, один кінець якого кріпиться до барабана лебідки, а інший закріплений нерухомо, і бурового гака. Талевого система є поліспасти (системою блоків), який в буровій установці призначений в основному, для зменшення натягу талевого каната, а також для зниження швидкості руху бурильного інструменту, обсадних і бурильних труб.

Мал.4.11.

Кронблок: 1 - шківи; 2 - вісь; 3 - рама; 4 - запобіжний кожух; 5 - допоміжні шківи

Іноді застосовують гакоблоки - поєднану конструкцію талевого блоку і бурового гака.

Талевий блок: 1 - траверса; 2 - шківи; 3 - вісь; 4 - запобіжні кожухи; 5 - щоки; 6 - сережка

На гаку підвішується бурильний інструмент: при бурінні - за допомогою вертлюга, а при спускопод'емних операціях - з допомогою штропов і елеватора ( Мал. 4.13 ).

Схема підвішування бурильної труби при спуско-підйомних операціях: а - схема; б - елеватор 1 - бурильна труба; 2 - елеватор; 3 - Штроп

Бурова лебідка призначена для виконання наступних операцій:

1. спуску і підйому бурильних і обсадних труб;
2. утримання у висячому положенні бурильного інструменту;
3. підтаскування різних вантажів, підйому обладнання та вишок в процесі монтажу установок і т. п.

Бурова установка комплектується бурової лебідкою відповідної вантажопідйомності.

Для механізації операцій по згвинчення і розгвинчування замкових з'єднань бурильної колони впроваджені автоматичні бурові ключі АКБ-ЗМ і підвісні ключі ПБК-1, пневматичний клиновий захоплення ПКР-560 для механізованого захоплення і освобож- дення бурильних труб ( Мал. 4.14 ).