Рефераты. Состав буровой установки

Состав буровой установки

СОСТАВ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Буровая установка включает следующие элементы: основной двигатель (главный привод), буровая вышка, подвышечное основание (фундамент), оборудование для спуско-подъемных операций (СПО), буровые насосы, противовыбросовое оборудование (превенторы).

ОСНОВНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ПРИВОДА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

В современных буровых установках в качестве основных энергоприводов используют двигатели внутреннего сгорания. Дизельное топливо -- основное и легкодоступное сырье. На не-которых буровых установках применяют двигатели, работаю-щие на природном газе.

Число и габариты главных двигателей зависят от назначения и характеристик буровой установки. В буровых установках для неглубокого бурения (менее 1524 м) используют два двига-теля мощностью 373--746 кВт. Для глубокого бурения при-меняют мощные буровые установки, которые снабжены тремя-четырьмя двигателями, способными развивать мощность 2237 кВт.

Энергия к различным механизмам буровой установки пере-дается механическим или электрическим путем. При механиче-ской передаче энергия от каждого двигателя пере-дается в общий узел, называемый трансмиссией.

Трансмиссия передает энергию лебедке и ротору через втулочно-роликовую цепь и цепные колеса. При механической передаче энергии к буровым насосам применяют большие при-водные ремни. При электрической передаче энергии дизельные двигатели устанавливают на некотором расстоянии от буровой установки и используют для приведения в действие мощных энергогенераторов.

Генераторы вырабатывают электрический ток, который пере-дается по проводам к электродвигателям, соединенным непо-средственно с лебедкой, ротором и буровым насосом.

Основное преимущество дизельно-электрической системы со-стоит в том, что она исключает силовую трансмиссию. Кроме того, с применением дизельно-электрической системы шум дви-гателей удален от места работы буровой бригады.

БУРОВАЯ ВЫШКА И ПОДВЫШЕННОЕ ОСНОВАНИЕ
Буровая вышка.--достаточно высокая и прочная конструкция, обеспечивающая спуск и подъем обору-дования в скважину. Кроме того, вышка имеет рабочее место -- полати для верхового рабочего во время спуско-подъемных операций.

Подвышечное основание служит опорой для буровой вы-шки, лебедки и бурильной колонны.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИИ
Спуско-подъемное оборудование состоит из лебедки, тале-вой системы и талевого каната. Лебедка -- основной механизм буровой установки, позволя-ющий поднимать тяжелые грузы и опускать их с помощью проволочного каната, намотанного на* барабан. Кроме того, с ее помощью бурильщик, используя катушки, свинчивает или развинчивает бурильные трубы и другие соединения.

Талевая система включает два блока: кронблок и тале-вый блок. Кронблок -- это неподвижный блок, находящийся в верхней части вышки. Талевый блок пере-мещается вверх и вниз по вышке во время свинчивания-развин-чивания труб. Каждый блок имеет ряд шкивов, через которые проходит талевый канат. Один конец талевого каната, выходя-щий из кронблока, прикреплен под подвышечным основанием к специальному механизму крепления (мертвый конец), дру-гой-- намотан на барабан лебедки.

Использование каната длиной в несколько раз больше, чем одна струна, дает выигрыш в грузоподъемности.

После нескольких спуско-подъемных операций талевый ка-нат перетягивают, т. е. его снимают, отсекают около Эми по-дают в работу новую часть. Таким образом, одна и та же часть каната не остается в интервалах высоких напряжений.

Талевый канат представляет собой мощный проволочный трос, используемый при бурении и заканчивании скважины для подъема или спуска бурового оборудования массой несколько десятков тонн.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РОТОРНОГО БУРЕНИЯ
Оборудование для роторного бурения включает ротор и ро-торные вкладыши ротора, ведущую трубу и вкладыш (зажим) под трубу (рис. 1.3), вертлюг и бурильную колонну.

Рис 13 Ротор (а), роторные вкла-дыши (б), вкладыши для ведущей трубы (в)

Рис 1.4. Клинья для бурильных (а), обсадных (в) труб и УБТ (б)

Основная функция ротора состоит в передаче вращатель-ного движения через подшипники ведущей и бурильным тру-бам, а также долоту. Вращение долота необходимо для разру-шения породы и бурения скважины. Вкладыши, кроме передачи вращения ведущей трубе, служат посадочным гнездом для клиньев.

Роторные клинья (рис. 1.4)--это специальные устройства, с закрепленными на внутренней поверхности зубчатыми эле-ментами. Они необходимы для захвата бурильной колонны, подвешенной в скважине во время свинчивания или развинчи-вания замков бурильных труб или УБТ.

Мощность, требуемая для вращения ротора, передается от основных приводных двигателей через цепную передачу транс-миссии. Мощность может быть также передана непосредственно через вал, соединенный с двигателем -- при-водом ротора.

Ведущая труба имеет шестиугольную или квадратную форму. Ее основная функция заключается в передаче движения бурильной колонне, когда вкладыши ведущей трубы соединены с вкладышами ротора. Ведущая труба служит также каналом для подачи бурового раствора по бурильным трубам к долоту. Во время спуско-подъемных операций ведущая труба нахо-дится в боковом отверстии меньшего диаметра (шурфе), про-буренном специально для этой цели.

Рис. 1 5. Вертлюг

Вертлюг (рис. 1.5) устанавли-вают над ведущей трубой. Его ос-новная функция -- исключить пере-дачу вращательного движения от ведущей трубы или бурильной ко-лонны к талевому канату. Это осу-ществляется вращением нижней части вертлюга на мощных ролико-вых подшипниках. Поскольку верт-люг должен выдержать вес всей бурильной колонны, он должен быть очень прочным и иметь те же номинальные характеристики, что и талевый блок.

Вертлюг снабжен штропом, ко-торый устанавливают на крюке на нижнем конце талевого блока.

Штроп 1 изготовлен из термообработанной стали повышенной износостойкости. Отвод штропа 2 изготовлен из термообработанного стального сплава повышенной из-носостойкости и прочности (от дей-ствия высокого давления раствора). Крышка 3 служит опорой отвода. Основной элемент вертлюга -- пла-вающая сменная самоустанавлива-ющаяся труба 4, которая соединя-ется со стволом вертлюга, имеет

внизу уплотнительные кольца и изготовлена из цементируемой стали.

Верхний ряд конических роликов 5 (подшипник) восприни-мает действие осевых нагрузок (направленных вверх) и исклю-чает радиальные колебания. Кронштейны с амортизаторами 6 увеличивают рабочее пространство в буровой вышке. Основной нижний 7 и верхний 5 подшипники обеспечивают соосность вра-щающихся и неподвижных деталей вертлюга. Все вращаю-щиеся детали вертлюга находятся в масле, утечку которого предупреждает удлиненное внутреннее кольцо 8 нижнего ра-диального подшипника.

Кроме того, можно подавать буровой раствор в ведущую трубу через боковое соединение -- отвод, с помощью которого гибкий буровой шланг соединяется с вертлюгом. Буровой шланг присоединяется через стояк и поверх-ностную обвязку к буровым насосам.

Бурильная колонна состоит из бурильных труб, УБТ, эле-ментов компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и долота.

Бурильная колонна служит средством передачи вращательного движения долоту, а также каналом для подачи бурового ра-створа.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) с большим наружным диаметром применяют в основном для обеспечения нагрузки на долото во время бурения. Опыт показал, что на долото дол-жно быть приложено максимум 85 % общего веса УБТ. Осталь-ной вес используется для растяжения бурильной колонны во избежание ее продольного изгиба.

Элементы КНБК обычно включают УБТ, стабилизаторы и амортизаторы. Утяжеленные бурильные трубы применяют для создания постоянного напряжения растяжения в бурильной ко-лонне. Стабилизатор -- специальное устройство с наружным диаметром, близким диаметру скважины. Основ-ная функция стабилизатора заключается в предотвращении скручивания и изгиба УБТ и! в управлении направлением бу-рильной колонны. Стабилизаторы устанавливают между УБТ вблизи долота. Амортизатор входит в состав КНБК для исклю-чения ударов при вертикальном колебании долота в процессе бурения твердых пород. Тем самым бурильная колонна и устье-вое оборудование защищаются от действия вибраций долота.

Долото -- основной элемент бурильной колонны, который используют для разрушения породы с целью бурения сква-жины. У долота может быть одна (например, у алмазного или поликристаллического штыревого долота), две или три режу-щие головки, называемые шарошками (двух- или трехшарошечное долото). Последнее наиболее широко применяется в не-фтяной промышленности.

БУРОВЫЕ НАСОСЫ
Основной элемент бурового насоса представляет собой пор-шень, совершающий возвратно-поступательные перемещения в цилиндре и создающий давление для движения объема жид-кости. Буровые насосы обычно используют для обеспечения циркуляции большого количества бурового раствора (19-- 44 л/с) по бурильным трубам через насадки на долоте и об-ратно на поверхность. Следовательно, насос должен создавать давление, достаточное для преодоления значительных сил со-противления, и перемещать буровой раствор.

Применяют насосы двух типов:

двухцилиндровые насосы (дуплекс-насосы), включающие в себя два поршня двойного действия (в этом типе насоса пор-шень создает давление одновременно при поступательном и об-ратном ходе);

трехцилиндровые насосы, в состав которых входят поршни одинарного действия (в этом типе насоса поршень создает дав-ление только при поступательном ходе).

Регулировать объем и давление можно, изменяя внутренний диаметр цилиндра (путем использования цилиндровых втулок разных диаметров) или размеры поршня.

ПРЕВЕНТОРЫ (ПРОТИВОВЫБРОСОВЫЕ УСТРОЙСТВА)

Газоводонефтепроявления -- это нежелательное поступление потока пластовой жидкости в скважину, которое может (если им не управлять) перейти в фонтанирование скважины.

Обычно превенторы--это клапаны, которые можно закрыть в любой момент при обнаружении газоводо-нефтепроявлений.

Превенторы бывают трех видов:

универсальные превенторы, которые изготовлены так, чтобы закрыться на трубе любого размера и формы, спущенной в скважину. Они обычно закрываются, когда скважине угро-жает выброс;

трубные плашки двух видов: с постоянным и переменным диаметрами. Плашки с постоянным диаметром предназначены для бурильных труб одного типоразмера и могут использо-ваться во время бурения. Плашки переменного диаметра пред-назначены для уплотнения различных типоразмеров труб;

глухие и срезающие плашки. Глухие плашки применяют для закрытия скважины, в которой нет бурильной колонны или об-садных труб. Срезающая плашка -- разновидность глухой пла-шки, которая может срезать трубу и перекрыть открытую сква-жину.

БУРЕНИЕ СКВАЖИНЫ
После того как установлено, что существует потенциальная нефтеносная структура, единственный способ подтверждения наличия нефти -- бурение скважины. Практически вероятность обнаружения нефти в неразведанных районах составляет 1 :9.

В районах, где много растительности и неустойчивая почва, направление (диаметром 762--1067 мм) вдавливается агрега-том для забивания свай на глубину около 30 м. Это необхо-димо для защиты поверхностных пластов от размыва буровым раствором, что в результате приводит к аварии на буровой. Нефтяная скважина обычно начинается с бурения ствола диа-метром 393,7--914,4 мм и глубиной 60--100 м.

КНБК, требуемая для бурения скважины большого диа-метра на незначительную глубину, обычно состоит из УБТ и одного стабилизатора. Для более глубоких скважин требуется более жесткая КНБК с тремя стабилизаторами для бурения вертикального ствола или для поддержания существующего на-клона скважины. Типичная КНБК состоит из долота, наддолотного стабилизатора, двух УБТ, стабилизатора, двух и трех УБТ, стабилизатора, УБТ, толстостенных бурильных труб и буриль-ной колонны до устья скважины.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5