Схема буровой установки

Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.

Буровая установка — это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины.

В состав буровой установки входят (рис. 4.1):

— буровая вышка;

— оборудование для механизации спускоподъемных операций;

— наземное оборудование, непосредственно используемое прибурении;

— силовой привод;

— циркуляционная система бурового раствора;

— привышечные сооружения.

Буровая вышка — это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25-36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Различают два типа вышек: башенные (рис. 4.2) и мачтовые (рис. 4.3).

Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, козлы 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.

В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 — предохранительный пояс, маршевые лестницы 16, шарнир 17.

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Основные параметры вышки — грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса. Грузоподъемность вышки — это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины. Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций.

Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300-500 м используется вышка высотой 16-18 м, глубину 2000-3000 м — высотой — 42 м и на глубину 4000-6500 м — 53 м. Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает, на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2 x 2 м или 2,6 x 2,6 м, нижнего 8 x 8 м или 10 x 10 м.

Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

Оборудование для механизации спускоподъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 4.4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 4.5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка.

 

Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Иногда применяют крюкоблоки — совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка. На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении — с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях — с помощью штропов и элеватора (рис. 4.6).

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

1) спуска и подъема бурильных и обсадных труб; удержания на весу бурильного инструмента; подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Ключ АКБ-ЗМ (рис. 4.7) устанавливается между лебедкой и ротором 4 на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 5. Блок ключа — основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы.

Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера. Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг (рис. 4.8) — это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4.

В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе присоединяется напорный рукав (рис. 4.8) для подачи промывочной жидкости в скважину. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.

Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.

Ротор (рис. 4.9) передает вращательное движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой установлен на подшипнике стол 2 с укрепленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным колесом с одной стороны и конической шестерней — с другой, кожуха 5 с наружной рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.

Силовой привод обеспечивает функционирование всей буровой установки (рис. 4.10) — он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор.

Привод буровой установки может быть дизельным, электрическим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока отличается простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и экономичностью, но применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический привод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но в отличие от дизельного не содержат громоздких коробок перемены передач и сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.

Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть — компрессорами, вырабатывающими сжатый воздух, используемый в качестве источника энергии для автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического клинового захвата и др.

Циркуляционная система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает (рис. 4.11) систему отвода использованного раствора (желоба 2) от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8, шламовый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину.

К привышечным сооружениям относятся:

1) помещение для размещения двигателей и передаточных механизмов лебедки;

2) насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей;

3) приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей;

4) запасные резервуары для хранения бурового раствора;

5) трансформаторная площадка для установки трансформатора;

6) площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;

7) стеллажи для размещения труб.

Буровое оборудование и инструмент

В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом.

Турбобур (рис. 4.12) — это многоступенчатая турбина (число ступеней до 350), каждая ступень которой состоит из статора, жестко соединенного с корпусом турбобура, и ротора, укрепленного на валу турбобура. Поток жидкости, стекая с лопаток статора, натекает на лопатки ротора, отдавая часть своей энергии на создание вращательного момента, снова натекает на лопатки статора и т.д. Хотя каждая ступень турбобура развивает относительно небольшой момент, благодаря их большому количеству, суммарная мощность на валу турбобура оказывается достаточной, чтобы бурить самую твердую породу.

При турбинном бурении в качестве рабочей используется промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по бурильной колонне к турбобуру. С валом турбобура жестко соединено долото. Оно вращается независимо от бурильной колонны.

При бурении с помощью электробура питание электродвигателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб. В этом случае вместе с долотом вращается лишь вал электродвигателя, а его корпус и бурильная колонна остаются неподвижными.

Основными элементами винтового двигателя (рис. 4.13) являются статор и ротор. Статор изготовлен нанесением специальной резины на внутреннюю поверхность стального корпуса. Внутренняя поверхность статора имеет вид многозаходной винтовой поверхности. А ротор изготовляют из стали в виде многозаходного винта. Количество винтовых линий на одну меньше, чем у статора.

Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом. Благодаря этому, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей — шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, а самое главное — именно в них давление жидкости создает вращающий момент, передаваемый долоту.

Инструмент, используемый при бурении, подразделяется на основной (долота) и вспомогательный (бурильные трубы, бурильные замки, центраторы).

Как уже отмечалось, долота бывают лопастные, шарошечные, алмазные и твердосплавные.

Лопастные долота (рис. 4.14) выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные и многолопастные. Под действием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента — скалывают ее. В корпусе долота имеются отверстия, через которые жидкость из бурильной колонны направляется к забою сква­жины со скоростью не менее 80 м/с. Лопастные долота применяются при бурении в мягких высокопластичных горных породах с ограниченными окружными скоростями (обычно при роторном бурении).

Шарошечные долота (рис. 4.15) выпускаются с одной, двумя, тремя, четырьмя и даже с шестью шарошками. Однако наибольшее распространение получили трехшарошечные долота. При вращении долота шарошки, перекатываясь по забою, совершают сложное вращательное движение со скольжением. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее. Шарошечные долота успешно применяются при вращательном бурении пород самых разнообразных физико-механических свойств. Изготавливают их из высококачественных сталей с последующей химико-термической обработкой наиболее ответственных и быстроизнашивающихся деталей, а сами зубки изготавливаются из твердого сплава.

Алмазные долота (рис. 4.16) состоят из стального корпуса и алмазонесущей головки, выполненной из порошкообразной твердо сплавной шихты. Центральная часть долота представляет собой вогнутую поверхность в форме конуса с каналами для промывочной жидкости, а периферийная зона — шаровую поверхность, переходящую на боковых сторонах в цилиндрическую.

Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород, как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы.

Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород. Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения и высокая износостойкость алмазов повышают их срок службы до 200-250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спускоподъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15-20 шарошечными долотами. Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.

 

 

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

Бурильные трубы отличаются повышенной толщиной стенки и, как правило, имеют коническую резьбу с обеих сторон. Трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков (рис. 4.17). Для обеспечения прочности резьбовых соединений концы труб делают утолщенными. По способу изготовления трубы могут быть цельными (рис. 4.18) и с приварными соединительными концами (рис. 4.19). У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь или наружу.

При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89,102, 114, 127 и 140 мм. Толщина стенки труб составляет от 7 до 11 мм, а их длина 6, 8 и 11,5м.

 

Рис. 4.17 Бурильный замок: а — замковый ниппель; б — замковая муфта.

Рис. 4.18 Бурильные трубы с приварными соединительными концами

Рис. 4.19 Бурильные трубы с высаженными концами:

а — высадка внутрь; б — высадка наружу

Наряду с обычными используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Их назначением является создание нагрузки на долото и повышение устойчивости нижней части бурильной колонны.

Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим — к обычной бурильной трубе круглого сечения.

Длина граней ведущей трубы определяет возможный интервал проходки скважины без наращивания инструмента. При малой длине ведущей трубы увеличивается число наращиваний и затраты времени на проводку скважины, а при большой — затрудняется их транспортировка.

Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля (рис. 4.17 а) и замковой муфты (рис. 4.17 б).

Непрерывная многозвенная система инструментов и оборудования, расположенная ниже вертлюга (ведущая труба, бурильные трубы с замками, забойный двигатель и долото) называется бурильной колонной. Ее вспомогательными элементами являются переводники различного назначения, протекторы, центраторы, стабилизаторы, калибраторы, наддолотные амортизаторы.

Переводники служат для соединения в бурильной колонне элементов с резьбой различного профиля, с одноименными резьбовыми концами (резьба ниппельная-ниппельная, резьба муфтовая-муфтовая), для присоединения забойного двигателя и т.п. По назначению переводники подразделяются на переходные, муфтовые и ниппельные.

Протекторы предназначены для предохранения бурильных труб и соединительных замков от поверхностного износа, а обсадной колонны — от протирания при перемещении в ней бурильных труб. Обычно применяют протекторы с плотной посадкой, представляющие собой резиновое кольцо, надетое на бурильную колонну над замком. Наружный диаметр протектора превышает диаметр замка.

Центраторы применяют для предупреждения искривления ствола при бурении скважины. Боковые элементы центратора касаются стенок скважины, обеспечивая соосность бурильной колонны с ней. Располагаются центраторы в колонне бурильных труб в местах предполагаемого изгиба. Наличие центраторов позволяет применять более высокие осевые нагрузки на долото.

Стабилизаторы — это опорно-центрирующие элементы для сохранения жесткой соосности бурильной колонны в стволе скважины на протяжении некоторых, наиболее ответственных участков. От центраторов они отличаются большей длиной.

Калибратор — разновидность породоразрушающего инструмента для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ее ствола в случае износа долота. В бурильной колонне калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота.

Наддолотный амортизатор (забойный демпфер) устанавливают в бурильной колонне между долотом и утяжеленными бурильными трубами для гашения высокочастотных колебаний, возникающих при работе долота на забое скважины. Снижение вибрационных нагрузок приводит к увеличению ресурса бурильной колонны и долота. Различают демпфирующие устройства двух типов: амортизаторы-демпферы механического действия, включающие упругие элементы (стальные пружины, резиновые кольца и шары) и виброгасители-демпферы гидравлического или гидромеханического действия.

Источник: studopedia.ru

1 — долото
2 — наддолотная бурильная труба
3 — переводник
4 — центратор
5 — муфтовый переводник
6,7 — утяжелённые бурильные трубы
8 — переводник
9 — предохранительное кольцо
10 — бурильные трубы
11 — предохранительный переводник
12,14 — переводники штанговые нижний и верхний
15 — переводник вертлюга
16 — вертлюг
17 — стояк
18 — шланг
19 — крюк
20 — талевый блок
21 — вышка
22 — кронблок
23 — редуктор
24 — лебёдка
25 — ротор
26 — шламоотделитель
27 — буровой насос

На рисунке приведена схема буровой установки для бурения глубоких скважин. Подаваемая для очистки забоя промывочная жидкость совершает непрерывный кругооборот: буровой насос — нагнетательная линия — вертлюг — бурильная колонна — забойный двигатель — долото — забой — кольцевое пространство между бурильной колонной и стенками скважины-желоба и устройства для очистки промывочной жидкости — приемная емкость для очищенного раствора — подпорный насос — всасывающая линия бурового насоса.
Подача буровых насосов при диаметре долота 215,9 мм составляет 20-30 л/с, давление на выкиде насосов — 5-20 МПа, установленная мощность на приводе — около 600 кВт. Циркулирующая промывочная жидкость удаляет разбуриваемую породу, частицы осыпающихся пород, охлаждает долото, создает противодавление на стенки скважины, что
предупреждает прорыв пластовых флюидов, обвалообразование.

Для смены изношенного долота поднимают бурильную колонну, а затем спускают ее с новым долотом. Спуск и подъем бурильной колонны и спуск обсадных колонн осуществляют с помощью подъемного оборудования — вышки, лебедки, талевой системы, подъемного крюка.
При спуско-подъемных операциях (СПО) используют ключи и различные приспособления для свинчивания и развинчивания труб, других элементов бурильной колонны, удержания колонны на весу в процессе свинчивания и развинчивания, захвата труб и подачи их к устью или от устья для установки на подсвечник.
Для удобства изготовления, эксплуатации и транспортирования бурильные трубы выпускают длиной не более 12 м. Для ускорения СПО в глубоком бурении бурильную колонну собирают из свечей, включающих две — четыре трубы. В зависимости от объема СПО в глубоком бурении применяют свечи длиной 25 и 37 м и соответственно вышки высотой 41 и 53 м.

Грузоподъемность буровой вышки и другого оборудования определяется массой бурильной колоны с запасом на возможные осложнения, затяжки и заклинивания инструмента в скважине.
Ротор необходим не только для передачи вращения бурильной колонне, но и при СПО как опора для установки и ее удержания клиновыми захватами или элеватором. Ротор применяют для проворачивания бурильной колонны во время ориентированного спуска ее при наклонном бурении.
Перед подъемом инструмента скважину промывают до выравнивания плотности подаваемой и выходящей из нее промывочной жидкости, что свидетельствует об отсутствии шлама, газа в скважине и косвенно — угрозы осложнений (образование сальников, выброс, обвал).

После проходки ствола скважины под очередную обсадную колонну механическое бурение прекращают, ствол скважины готовят к креплению. В скважину спускают обсадную колонну и цементируют.
После цементирования каждой колонны скважину проверяют на герметичность путем создания давления внутри колонны (опрессовка) или путем понижения уровня (откачки) жидкости в колонне. На кондукторы, промежуточные колонны после проверки скважины на герметичность устанавливают противовыбросовую арматуру. Эксплуатационная колонна, выдержавшая проверку на герметичность, соединяется с пластом путем перфорации против пласта. Устье скважины оборудуется эксплуатационной арматурой, после чего приступают к освоению скважины, вводу ее в эксплуатацию.
В разведочных скважинах испытывают объекты (пласты), которые при опробовании в процессе бурения показали возможную промышленную продуктивность.

Источник: helpiks.org

В состав буровой установки входит:

1.Кронблок (неподвиж. блок шкивов) 2.Талевый канат. 3.Талевый блок. 4.Крюк. 5.Вертлюг. 6.Буровой шланг. 7.Ведущая труба(квадрат). 8.Ротор–для вращения бурильной колонны. 9. Лебедка для привода талевой системы. 10.Стальной канат – один конец, которого мертво закреплен за ногу вышки, другой конец на лебедку (служит для подъема и опускания обсадных и бурильных труб). 11.Двигатели. 12. Буровой насос–для прокачки бурового раствора и создания циркуляции. 13.Ёмкости для промывочной жидкости. 14.Участок для приготовления свежего бурового раствора и химической обработки с целью создания требуемых качеств бурового раствора.15. Бурильная колонна. 16.Турбобур. 17. Долото – им бурят. 18.Стенки скважины.

 

 

Бурение скважины – это процесс механического разрушения горных пород на забое и удаления разбуренной породы из ствола скважины на поверхность. Завершается бурение созданием конструкции скважины, вскрытием и освоением продуктивного пласта.

Для бурения нефтяных и газовых скважин применяется вращательное бурение с промывкой забоя буровым раствором (промывочная жидкость).

Сущ. два способа вращательного бурения: роторный и с забойным двигателем

1. Роторный — при помощи специального привода (ротора) и захвата, вращают ведущую трубу (квадрат) и соединенную с ней колону труб с долотом, разрушающим породу на забое.

2. Забойно – вращательный (с забойным двигателем) – при бурении между долотом и бурильными трубами установлен забойный двигатель, который вращает только долото, а колонна труб остается не подвижной. В этом случае не тратится энергия на вращение многотонной многокилометровой длины бурильных труб, что исключает трение труб и обвал стенок скважин.

В качестве забойного двигателя применяюттурбо и электробуры. Во время работы долота на забое, корпус и трубы не вращаются, вращается вал Турбобураза счет энергии потока жидкости, которая вращает турбинки (роторы).

В процессе бурения скважины ее непрерывно промывают жидкостью (водой, глинистым или специальным раствором), промывочная жидкость выносит с забоя кусочки разбуренной породы, охлаждает долото, удерживает стенки скважины от обвала (создает противодавление).

При бурении скважины промывочная жидкость от буровых насосов поступает в буровой шланг, потом в вертлюг, затем в буровую колону, по которой движется к турбобуру и долоту. Пройдя через турбобур и отверстия в долоте промывочная жидкость подхватывает кусочки породы, и между стенками скважины и буровой колонной поднимается вверх на поверхность. Здесь по желобу очищается от кусочков горной породы, облагораживается необходимыми добавками (реагентами) и вновь поступает в скважину. По мере продвижения долота вниз колона бурильных труб наращивается новыми трубами. При износе долота поднимают всю колону бурильных труб на поверхность, меняют и опускают обратно — это называется спускоподъемной операцией. Во время этой операции скважина обязательно должна быть заполнена промывочной жидкостью, а иначе в нее будут поступать пластовые воды, газ, нефть из вскрытых пластов . Давление столба промывочной жидкости должно быть больше чем в пластах т. к. возможен выброс ее из скважины или открытое фонтанирование газа. Лаборант на буровой следит за плотностью и состоянием раствора (промывочной жидкости). После бурения, скважину закрепляют стальными обсадными трубами, которые предназначены для закрепления стенок пробуренной скважины, а для создания герметичности заколонного пространства цементируют ее. После приступают к вскрытию продуктивного пласта.

Вскрытие продуктивного пласта — это сообщение его (пласта) с внутренним пространством обсадной колонны, т.е. создание отверстий при помощи перфораторов.

Осложнения при бурении:

1. Осыпь, обвалы стенок скважины.

2. Потеря бурового раствора в пустотах, щелях породы при бурении.

3. Прихват колонны бур. труб.

4. Поломка бур. труб и долота.

5. Выброс газа, нефти, воды.

Меры:

1. Для исключения осыпей и обвалов, стенки скважины обсаживают трубами, а также в бур. раствор добавляют жидкое стекло.

2. При больших потерях бурового раствора — бурильный инструмент вынимают, а скважину заполняют цементным раствором. После затвердевания, цементный камень разбуривается пикообразным долотом.

Или: сразу устанавливают обсадную трубу и цементируют кольцевой зазор. Если потери бур. раствора незначительны, то в буровой раствор добавляют резиновую крошку, слюду и т.п.

3. Прихват бур. труб происходит при больших обвалах и искривлении труб. Прихват устраняется с помощью гидравлического удара, подачей жидкости разной плотности.

4. Поломка бур. труб и долота — ловильные работы (капитальный ремонт скважины). Поднятие обломков с помощью метчика (метчик врезается во внутренние поверхности трубы). Поднятие труб с помощью колокола; с помощью магнитных фрез.

5. Для предотвращения выброса нефти и газа применяется противовыбросное оборудование которым перекрывается устье скважины называется превентор.

 

 

МЕТОДЫ ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ГОРИЗОНТОВ (ПЛАСТОВ)

Вскрытие пластов и освоение скважины должны быть проведены качественно. Под качеством технологии вскрытия пласта и освоения скважин следует понимать степень изменения гидропроводности пласта (или пропластков) после выполнения соответствующей операции. Оценку качества вскрытия пластов и освоения скважин следует производить по Временной методике оценке качества вскрытия пластов и освоения скважин.

Методы заканчивания скважин и вскрытия продуктивных горизонтов. В разрезе нефтяных и газовых месторождений встречается большое количество пористых пластов-коллекторов (песков, песчаников, известняков), разобщенных друг от друга глинами, мергелями, плотными песчаниками и другими породами. Эти пласты могут быть нефтеносными, газоносными, водоносными и сухими.

Особое внимание должно быть обращено на конструкцию забоя. Конструкцию забоя следует выбирать по РД.

В практике бурения применяют следующие основные конструкции забоев при заканчивании скважин (рис. 10.1.).

 

1. Установка водозакрывающей колонны в кровле продуктивного горизонта и цементирование с последующим вскрытием пласта и спуском специального фильтра (рис. 10.1, б) или хвостовика (рис. 10.1, д). В некоторых случаях в устойчивых породах продуктивной части разреза фильтр или хвостовик не спускаются и водозакрывающая колонна является эксплуатационной (рис. 10.1, а).

2. Полное вскрытие пласта со спуском комбинированной колонны с манжетной заливкой ее выше нефтеносного объекта и с фильтром в нижней части против пласта (рис. 10.1, в).

3. Полное вскрытие пласта со спуском колонны со сплошным цементированием и последующим простреливанием отверстий против продуктивных горизонтов (рис. 10.1, г).

Перечисленные методы направлены на то, чтобы не допустить закупорки пор и создать благоприятные условия для движения нефти из пласта в скважину.

 

 

ЗУМПФ – яма для мусора, шламоуловитель.

 

 

ПЕРФОРАЦИЯ СКВАЖИН

Перфорация— служит для получения притока нефти или газа между продуктивным пластом и скважиной. Связь между продуктивным пластом и скважиной после спуска колоны и ее цементирования, производят путем пробивки отверстий в колоне.

Перфорация бывает: пулевая, кумулятивная, гидропескоструйная и торпедирование.

Пулевая– прострел отверстии производится при помощи специального аппарата (перфоратора) имеющие пороховые заряды, оснащенные пулями.

Торпедирование – вместо пуль применяют специальные снаряды, которые пробивают обсадную колону, цементное кольцо и углубившись на некоторое расстояние в пласт разрываются, образуя в породе дополнительные трещины, улучшающие качество притока нефти из породы.

Кумулятивная– стенки колоны и цементный камень пробивают направленной струей газа и расплавленного металла, образовавшегося при взрыве специальных снарядов. Кроме того струя раскаленного газа проникает в пласт, создает каналы значительной глубины, что улучшает фильтрационные свойства призабойной зоны.

Гидропескоструйная– основным источником кинематической энергии яв. струя жидкости с абразивными компонентами н.р. песком, выходящая с большой скоростью из насадок перфоратора направленная в стенку скважины. Эта струя за короткое время образует отверстия в обсадной колоне и каналы в цементном кольце и породе.

Плотность перфорации (число отверстии на 1 метр интервала) пропорциональна продуктивности скважины.

Требования, предъявляемые к вскрытию продуктивного пласта.

1. необходимо предупредить возникновение открытого фонтанирования;

2. должны быть сохранены естественные фильтрационные свойства пласта;

3. обеспечена надлежащая полнота вскрытия, гарантирующая длительную безводную эксплуатацию скважин.

Источник: poznayka.org

Разновидности аппаратов

Малогабаритная буровая установка (МГБУ) может иметь разную конструкцию, что напрямую влияет на принцип ее работы. Принято выделять несколько видов аппаратов.

Шнекового типа

Шнековая буровая установка имеет рабочий инструмент в виде стержня с лопастями (шнек). Для проделывания отверстий небольшой глубины под свайный фундамент оборудование проводится в действие вручную. Если скважина имеет значительную глубину при бурении необходимо использовать мощный двигатель со значительным крутящим моментом.

При помощи шнекового оборудования частицы породы извлекаются из глубины без промывки. Это снижает эффективность работы установки, поэтому она подходит для бурения в грунтах невысокой плотности.

Ударно-канатная установка

Состоит из прочной рамы (чаще всего в виде треноги), а в качестве основного рабочего инструмента используется долото или желонка. Ударный механизм опускается вниз при помощи троса вручную или с применением мотора-редуктора.

Роторная установка

Подразумевает вращательное бурение с подачей воды, которая вымывает частицы породы наружу. Оборудование данного типа может приводиться в действие вручную, например, для устройства винтовой сваи. Для устройства скважин со значительной глубиной применяется электрический привод.

Разновидности буров

Самодельная буровая установка, в зависимости от назначения, оснащается различными бурами:

• ложковый бур;
• змеевиковый бур;
• долото.

Ложковый бур применяется для прохождения через слой пластичного грунта (смесь песка и глины). Обычно бурильный инструмент делается в форме ложки. Резец размещают с левой стороны, а справа находится поперечный выступ. Также ложку можно изготовить из обычной стальной трубы, имеющей подходящий диаметр.

Змеевиковый бур применяется для прохождения плотных грунтов. Данный инструмент работает по принципу штопора. Лезвие бура выполняют в форме ласточкиного хвоста. Его формируют из закаленной стали для обеспечения повышенной прочности. Изготовить змеевиковый бур своими руками достаточно сложно. Для этого следует воспользоваться услугами профессионалов.

Долото способно разрушить каменистую породу. При создании долота следует уделять особое внимание его углу заострения. От данной характеристики зависят функциональные возможности бура. Для разрешения каменистых грунтов угол заострения должен составлять 110-125 градусов, мягких – 35-70.

Инструменты для создания буровой установки

Чтобы построить простейшую буровую установку, необходимо подготовить следующие инструменты:

• сантехнический крест-универсал;
• ножовка для обработки металлических деталей;
• разводной ключ;
• стальная труба диаметром 12-13 мм;
• плашки;
• сгон.

Технология создания установки

Как сделать мини-буровую установку? Чертежи такого самодельного оборудования очень просты, поэтому проблем во время сборки не должно появиться.

Чтобы сделать буровую установку, следует придерживаться следующих инструкций:

• Ручная буровая установка изготовляется из стальных труб, прикрепленных между собой в сгон и крест. Для этого на их концах нарезается резьба на длину 2 см.
• С торцовой стороны труб необходимо приварить стальные пластины. Они выполняются в виде своеобразного наконечника.
• Буровая установка своими руками будет работать эффективно, если обеспечит к ней подачу воды. К крестовому отверстию необходимо присоединить шланг. Подача воды осуществляется через специальный переходник.
• В крестовое отверстие устанавливается сантехническая резьба. Лучше всего, когда она изготовлена из ПВХ-материалов. Также допускается применение пенькового волокна.
• К нижнему обрезу трубы при помощи сгона прикрепляется отрезок с наконечником.
• Основа оборудования изготовляется из трубы квадратного сечения. Необходимо смонтировать стойку с опорными элементами.
• К основанию необходимо прикрепить платформу и мотор. Они должны фиксироваться с расчетом возможного передвижения в вертикальном направлении.
• К устройству подсоединяется мотор с оптимальной мощностью.
• Для регулировки работы оборудования используется редуктор. К его валу прикрепляется фланец. На него при помощи болтов устанавливается еще один фланец. Между данными элементами размещают резиновую шайбу. Она снизит негативное действие ударных нагрузок, которые появляются при прохождении через плотные слои почвы.

Данная установка полностью готова для проведения комплекса бурильных работ. При ее эксплуатации нужно не забывать менять короткие трубы на более длинные, при достижении определенной глубины.

Изготовление оборудования ударного типа с электрическим приводом

Как изготовить оборудование ударного типа с электрическим приводом для проделки глубоких отверстий в плотных грунтах? Какие существуют инструкции по ее монтажу? Для получения эффективного оборудования необходимо придерживаться следующих правил:

• Предварительно следует подготовить все инструменты – электрическую дрель, болгарку, сварочный аппарат, отвертки.
• Стакан бурового аппарата изготавливают из стальной трубы диаметром от 11 до 12 см. Чет тяжелее он получится, тем эффективнее будет работать оборудование. Оптимальный вес – 70-80 кг.
• Внизу трубы вырезают заострения, напоминающие по форме зубья.
• На территории, где предполагается обустройство скважины, выкапывают яму. Именно в нее предполагается опускание стакана самодельной буровой установки.
• При помощи стального гибкого троса патрон прикрепляют к штанге. Для этого на его поверхности просверливают несколько отверстий. Длина троса соответствует глубине скважины. Рабочий инструмент должен свободно падать и подниматься наружу.
• Для удаления почвы со дна скважины, изготавливают желонку.

Как изготовить простейшую шнековую установку?

Бур изготовляется из стальной трубы диаметром 100 мм. На верхний конец отрезка навинчивают резьбу. С противоположной стороны трубы делают шнековый винт диаметром 200 мм, имеющий 1-2 витка. К концам полученной заготовки привариваются стальные ножи. Они должны размещаться под некоторым углом относительно почвы, что позволит срезать ее во время работы.

Для эффективной работы со шнековым буром к тройнику необходимо присоединить стальную трубу длиной 1,5 м. Фиксацию выполняют сварочным аппаратом. Внутри тройника должна находиться винтовая резьба. Его навинчивают на 1,5-метровую штангу. Для пользования буром необходимо взяться трубу и совершать вращательные движения для углубления инструмента в почву.

Источник: promzn.ru