3. Способы бурения нефтяных и газовых скважин. Буровые установки.
Способы бурения нефтяных и газовых скважин:
Механическое бурение (вращательное, ударное) – буровой инструмент (долото) непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее.
Немеханическое бурение (гидравлическое) – разрушение породы происходит без непосредственного контакта с буровым инструментом.
Классификация механических способов:
Вращательное бурение;
Ударное бурение.
Классификация механических вращательных способов:
Роторное бурение;
Бурение забойными двигателями.
Классификация забойных двигателей:
Гидравлические забойные двигатели (ГЗД);
Электрические забойные двигатели (электробуры).
Классификация гидравлических забойных двигателей (ГЗД):
Турбобуры;
Винтовые забойные двигатели.
Ударное бурение скважин:
В настоящее время ударный способ бурения не применяется при строительстве нефтяных и газовых скважин.
Вращательное бурение скважин:
Разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото осевой нагрузки (внедрение) и крутящего момента (скол). При вращательных способах бурения углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойными двигателями – не вращающейся бурильной колонны.
Характерной особенностью вращательного бурения является одновременная промывка скважины.
При роторном бурении Ротор вращает бурильную колонну с укрепленным на ее конце долотом. При использовании ВСП бурильную колонну вращает силовой вертлюг. Бурильная колонна состоит из ведущих трубы и привинченных к ней с бурильных труб.
При бурении с гидравлическим забойным двигателем (ГЗД) гидравлическая энергия потока бурового раствора, двигающегося от бурового насоса по бурильной колонне, преобразуется в механическую энергию вращения вала ГЗД, с которым соединено долото.
При бурении с электробуром электрическая энергия передается по кабелю, смонтированному внутри бурильной колонны, и преобразуется электродвигателем в механическую энергию вращения вала электробура, которая непосредственно передается долоту.
Буровая установка.
Буровая установка или буровая — комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин.
Основные
узлы буровой установки:
буровое
основание, буровая вышка, спускоподъемный
комплекс, вращатели, система циркуляции
и очистки бурового раствора, энергетическое
оборудование, устьевое оборудование
скважины.
Назначение и функциональная схема буровой установки:
При механическом бурении буровая установка выполняет 3 основные функции:
Грузовую;
Приводную;
Циркуляционную.
Классификация и общая характеристика буровых установок:
По конструктивному исполнению буровые установки классифицируют на:
Стационарные и мобильные;
Морские;
Для бурения с использованием гибких труб (колтюбинговые).
Дополнительно (можно, наверное, не писать, но пусть будет):
Привод буровых установок:
Приводом называют двигатели, передачи (трансмиссии) и системы управления, передающие энергию исполнительным органам буровой установки.
Двигатели преобразуют тепловую, электрическую или гидравлическую энергию в механическую.
По назначению приводы подразделяют на:
Основной;
Вспомогательный.
Основным является привод основных органов (лебедка, ротор, буровые насосы).
Вспомогательный привод предназначен для привода механизмов выполняющих вспомогательные функции (механизмы циркуляционной системы, средства механизации СПО, погрузочно-разгрузочных работ и др.). Число таких механизмов и устройств в современной буровой установке достигает 30 единиц.
- По конструкции приводы классифицируются в зависимости от типа используемых двигателей, способа распределения энергии, числа двигателей, а также конструкции силовой передачи (трансмиссии).
- В зависимости от типа двигателей, различают приводы:
Дизельный, электрический, газотурбинный (для привода основных механизмов);
Электрический, пневматический, гидравлический (для привода вспомогательных механизмов).
Верхний силовой привод:
Выполняет функции ротора, вертлюга, крюка, противовыбросовой фонтанной арматуры и частично свинчивания труб.
ВСП должны оснащаться БУ для бурения скважин:
С глубиной более 4500 м;
С ожидаемым содержанием в пластовом флюиде сероводорода свыше 6% (объемных);
Наклонно направленных с радиусом кривизны менее 30 м;
Горизонтальных с глубиной по вертикали более 3000 м. и горизонтальным положением ствола более 300 м.
Буровые насосы:
Буровой насос служит для подачи промывочной жидкости в скважину, а также для подведения гидравлической мощности к работающему в скважине турбобуру, к винтовому забойному двигателю и к долоту гидромониторного типа.
Буровой насос состоит из двух частей – механической и гидравлической, смонтированных на единой станине.
Механическая часть предназначена для преобразования вращательного движения приводного (трансмиссионного) вала в возвратно-поступательное движение, которое передается на гидравлическую часть.
Гидравлическая часть предназначена для всасывания приготовленного бурового раствора из емкостей и нагнетания его в скважину.