Для бурения с отбором керна предназначены колонковые турбобуры типа КТД, имеющие полый вал , к которому через переводник присоединяется бурильная головка . Внутри полого вала размещается съѐмный керноприѐмник . Верхняя часть керноприѐмника снабжена головкой с буртом для захвата его ловителем, а нижняя – кернорвателем, вмонтированным в переводник . Для выхода бурового раствора, вытесняемого из керноприѐмника по мере заполнения его керном, вблизи верхней части керноприѐмника имеются радиально расположенные отверстия в его стенке, а несколько ниже их – клапанный узел . Последний предотвращает попадание выбуренной породы внутрь керноприѐмника, когда он не заполняется керном, и в это время клапан закрыт.
Керноприѐмник подвешан на опоре , установленной между переводником к БК и распорной втулкой . Под действием гидравлического усилия, возникающего от перепада давления в турбобуре и долоте, и сил собственного веса, керноприѐмник прижимается к опоре и во время работы турбобура не вращается.
Забойные двигатели. Винтовой ЗД
Рабочим органом винтового забойного двигателя (ВЗД) является винтовая пара: статор и ротор . Статор представляет собой металлическую трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращѐнных к ротору.
Ротор выполнен из высоколегированной стали с девятью винтовыми зубьями левого направления и расположен относительно оси статора эксцентрично
Кинематическое отношение винтовой пары 9: 10 и соответствующее профилирование еѐ зубьев обеспечивает при движении бурового раствора планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуются полости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.
Вращающий момент от ротора передаѐтся с помощью двухшарнирного соединения на вал шпинделя, укомплектованного многорядной осевой шаровой опорой и радиальными резино – металлическими опорами . К валу шпинделя присоединяется долото . Уплотнение вала достигается с помощью торцевых сальников.
ВЗД изготовляют согласно ТУ 39-1230-87.
Типичная характеристика ВЗД при постоянном расходе раствора следующая . По мере роста момента М перепад двигателе Р увеличивается почти линейно, а частота двигателя снижается вначале незначительно, а при торможении Зависимости изменения мощности двигателя и К.П.Д. от момента максимумы. Когда двигатель работает с максимальным, режим оптимальным, а с максимальной мощностью – экстремальным нагрузки на долото после достижения экстремального двигателя приводит к торможению вала двигателя и к резкому его характеристики.
Неэффективны и нагрузки на долото, при которых развиваемый двигателем, меньше момента, обеспечивающего режим его работы.
Характер изменения от момента М при любом расходе бурового раствора остаѐтся примерно одинаковым.
Значения при увеличении растут почти линейно, - несколько уменьшается, а возрастает по зависимости, близкой к квадратичной.
Буровые установки. Классификация и основные параметры. Буровая вышка
Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.
Буровая установка – это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважин. В состав буровой установки входит:
•Буровая вышка
Это сооружение над скважиной для проведения СПО, размещения бурильных свечей, служит основой для размещения и монтажа бурового оборудования
Различают два типа вышек башенные и мачтовые. Их изготавливают из труб или прокатной стали.
Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Башенная вышка состоит:
-ног
-ворота
-балкон верхового рабочего
-подкронблочная балка
-козлы
-поперечные пояса
-стяжки
-маршевые лестницы
Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А – образные). Последние наиболее распространены.
В конструкцию мачтовой вышки А – образного типа входит:
-подъемная стойка
-секции мачты
-пожарная лестница
-монтажные козлы для ремонта кронблока
-подкронблочная рама
-растяжки
-оттяжки
-тоннельные лестницы
-балкон верхового
-предохранительный пояс
-маршевые лестницы
-шарнир
А – образные вышки более трудоемки в изготовлении и менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и производить монтаж / демонтаж
Основные параметры вышки – грузоподъемность, высота, емкость «магазина», длина размещаемой свечи, масса вышки.
Классификация буровых установок определена ГОСТ 16293-82, который предусматривает два основных параметра: нагрузка на крюке, допустимая в процессе бурения и крепления скважин и условная глубина бурения скважины при массе 1 м бурильной колонны 30 кг. Стандартом предусмотрено применение в бурении свечей длиной 25 или 27 м.
Грузоподъемность вышки – это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины.
Наибольшее распространение в последние годы получили установки универсальной монтажеспособности (буква "У" в шифре), которые более мобильны при монтажно-демонтажных работах. В большинстве буровых установок с дизельным приводом применяются гидротрансформаторы (буква "Г" в шифре), что имеет немаловажное значение для увеличения гибкости и приемистости групповых приводов. В условиях заболоченной местности Западной Сибири наиболее широко применяются установки для кустового бурения. При кустовом методе разбуривания месторождений установки монтируются на насыпных островах, с которых бурят 8-16 и более наклонных скважин. Отход по горизонтали от центра куста до забоя скважины на глубине 3000 м достигает 1500 м. Буровая установка для кустового бурения обычно состоит из двух блоков: передвигаемых периодически вышечно-лебедочного и насосного. Наибольшее распространение в кустовом бурении получила установка БУ-3000ЭУК (с электроприводом, универсальной монтажеспособности для кустового бурения.. Установка состоит из двух крупных (вышечно-лебедочного и насосного) и трех мелких блоков (компрессорного, электроблока и энергоблока). Оборудование вышечно-лебедочного блока расположено в трех уровнях. На отметке 7.2 м настилается пол буровой. На этом же уровне смонтированы ротор, поворотный кран, вспомогательная лебедка,
автоматический буровой ключ, механизм крепления неподвижного конца каната, пневмораскрепитель и пульт бурильщика. Буровая лебедка ЛБУ-800 расположена на отметке 4.2 м, а ее основной и вспомогательный приводы находятся на отметке 3.9 м. При таком расположении оборудования уменьшается общая масса блока, повышается его устойчивость и значительно снижается трудоемкость при монтажных и демонтажных работах. "А"- образная вышка собирается из отдельных секций в горизонтальном положении и с помощью специального устройства поднимается в рабочее вертикальное положение. Вышечно-лебедочный блок имеет металлическое сборно-разборное укрытие. Установка может транспортироваться или с помощью тяжеловозов ТГ-60 или с помощью гидроцилиндра по рельсам в пределах куста.
Все буровые установки подразделены на 11 классов, для глубокого разведочного и эксплуатационного бурения. Класс буровой установки подбирается по условной глубине бурения скважин при массе 1 м бурильной колонны 30 кг, поэтому применяются бурильные трубы, выполненные из легкосплавные материалов (ЛБТ).
Буровые установки. Классификация и основные параметры. Оборудование для СПО
Спускоподъѐмный комплекс буровой установки (рис.) представляет собой полиспастный механизм, состоящий из:
-кронблока 4,
-талевого (подвижного) блока 2,
-стального каната 3,
-буровой лебѐдки 6,
-механизма 7 крепления неподвижного конца каната,
-крюка 1,
-вышки 5.
Талевая (полиспастовая) система или оснастка буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебѐдки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка, к которому крепится бурильная колонна, и уменьшения нагрузки на ветви каната. В зависимости от типа буровой установки и глубины скважины применяют оснастку: 3х4, 4х5, 5х6, 6x7.
Кронблок 4 устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Подвижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б – через приспособление 7 к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъѐмный крюк объединены в один механизм – крюкоблок.
В процессе бурения крюкоблок соединен с вертлюгом, а при выполнении спуско-подъемных операций — с элеватором.
Буровая лебѐдка предназначена для выполнения следующих операций технологического процесса строительства скважин:
•спуск и подъѐм буровых труб.
•спуск обсадных труб.
•подача инструмента на забой.
•передача вращения ротору при отсутствии индивидуального привода ротора.
•придание ускорения инструменту (ударному долоту, желонке
ит. д.).
•аварийный подъѐм инструмента.
•Удержания на весу бурильного инструмента.
•Подъема мачты в процессе монтажа буровой установки.
Для механизации операций по свинчиванию и развенчиванию замковых соединений бурильной колонны применяются буровые ключи
АКБ – 3М, ПБК – 1, механический ключ УМК, пневматический клиновой захват ПКР – 560 для захвата и удержания на весу бурильных или обсадных труб.
Буровые установки. Наземное оборудование Ротор предназначен для вращения бурильного инструмента и
поддержания колонны бурильных труб при бурении скважины. При этом для возможности вращения бурильного инструмента используется вертлюг. СВП объединяет в себе функции ротора и вертлюга.
Буровой насос применяется с целью обеспечения циркуляции бурового раствора в скважине. Для промывки используется высокое давление, которое создаѐт этот насос. Буровой насос бывает двух-и трѐхцилиндровый. Основное предназначение бурового насоса - это обеспечить циркуляцию бурового шлама и предотвратить его оседание в процессе бурения, а также подъѐм разбуриваемой породы на поверхность, создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами, приведения в действие забойных гидравлических двигателей. Буровой насос очищает забой и скважину от породы..
Вертлюг— обеспечивает свободное вращение буровой колонны с одновременным подводом промывочной жидкости в неѐ. Вертлюг устанавливается между талевой системой и буровым инструментом и предотвращает скручивание каната. Также вертлюг поддерживает вес бурильной колонны.
Существует три типа вертлюгов:
1. Вертлюг буровой представляет собой связующее звено двух частей механизма (или звеньев цепи), позволяющее каждой из них вращаться вокруг своей оси.
2.Вертлюг промывочный предназначен для подачи промывочной жидкости от насоса к забою скважины и обеспечения возможности вращения труб при ремонтных работах в нефтяных, газовых скважинах.
3.Силовой вертлюг используется для капитального ремонта нефтяных
игазовых скважин, включая зарезку боковых стволов. Обеспечивает высокую эффективность и безопасность работ на основе применения технологии верхнего привода.
Система циркуляции бурового раствора (ЦС) представляет собой комплекс механизмов и оборудования, входящий в состав буровой установки
ипредназначена:
•для приготовления бурового раствора заданной плотности, состава и качества.
•для очистки бурового раствора от выбуренной породы.
•хранения запаса бурового раствора.
•дегазации бурового раствора (при необходимости).
•химической обработки бурового раствора.
•долива и подачи раствора в скважину.
•удаления шлама.
Комплекс ЦС включает следующее оборудование для очистки промывочной жидкости — вибросито, пескоотделитель, илоотделитель, центрифугу и дегазатор, которые, имея различную степень очистки бурового раствора, позволяют подготовить шлам к утилизации.
Буровые установки. Противовыбросовое оборудование
Для предотвращения уже начавшегося выброса необходимо немедленно закрыть
скважину, что легко осуществить, если ее устье герметизировано специальным
противовыбросовым оборудованием.
Противовыбросовое оборудование для герметизации устья скважин устанавливается на колонном фланце кондуктора и состоит из превенторов, переходных фланцевых катушек, задвижек,
колонных головок и другой специальной арматуры. Превенторы изготовляются нескольких типов.
При использовании плашечных превенторов, скважины перекрываются сдвигающимися к центру плашками, выполненными из специальной резины с металлической арматурой. Как правило, на устье
скважины устанавливается два превентора, оснащенных плашками, соответствующими наружному диаметру труб, которые находятся в скважине. Глухие плашки устанавливаются по мере необходимости перекрытия всего сечения скважины. Закрывать плашки можно как ручным способом при помощи штурвала, так и с помощью гидравлического или электрического приводов. Конструкция плашек выполнена таким образом, что за счет давления, возникающего внутри скважины, образуется дополнительное усилие, способствующее еще большему уплотнению.
В универсальных превенторах ствол скважины перекрывается специальным резиновым уплотнением, смонтированным в корпусе. В открытом состоянии уплотнение обеспечивает прохождение долота. Универсальные превенторы можно закрывать на трубах различного размера и вида (бурильных, УБТ и т. д.).
Вращающиеся автоматические превенторы предназначаются для автоматической герметизации устья скважины в процессе бурения. Они позволяют вращать и расхаживать бурильную колонну при закрытом превенторе; выпускаются на рабочее давление 7,5 и 20 МПа.