л 3

Кафедра:

НТиТ

Направление:

ТМиО

Изучение конструкций и принципы бурового и промыслового оборудования. Часть 1. Буровая установка.

Лабораторная работа №3

Буровая установка -один из видов нефтегазового оборудования. Является комплексом оборудования и буровых сооружений, предназначенных для бурения нефтегазовых скважин.

Буровые установки для разработки и разведки нефтяных и газовых месторождений в общем виде включают в себя:

- Спускоподъемное оборудование (кронблок, лебедка, крюкоблок)

- Циркуляционное оборудование (буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды)

- Буровые сооружения (буровые вышки, мостики, основания вышки, стеллажи)

- Противовыбросное оборудование

- Оборудование для приготовления буровых растворов (шламовые насосы, гидроворонки, гидромешалки)

- Силовое оборудования для привода лебедки, буровых насосов, ротора (дизельные двигатели, электрические двигатели)

Все буровые установки комплектуются приводом главных механизмов (дизельный с механической трансмиссией или электрический с цифровой системой плавного регулирования)

В некоторых случаях возможна комплектация независимым приводом ротора

Кинетическая основа буровой установки - подъемный механизм Подъемный механизм запускается при возникновении динамической нагрузки. Динамические нагрузки возникают при спускоподъемных операциях вследствие действия ускорения или замедления, а также упругих колебаний, создаваемых во время переходных процессов.

В качестве источников динамических нагрузок выступают толчки и удары, возникающие при подхвате колонны труб и переходах талевого каната на последующий слой навивки. Динамической нагрузке также могут способствовать зазоры и монтажные смещения в сочленениях узлов и деталей подъемного механизма и его привода.

Рис 1.

Буровые установки применяются:

• Для бурения неглубоких скважин (до 25м) и скважин небольшого диаметра(76-219 мм) при сейсморазведке.

• Для бурения скважин средней глубины (до 600м) - структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые

• Для бурения глубоких скважин (до 6000м). Добыча нефти и газа, а так же для разведки новых нефтяных и газовых месторождений.

• Сверхглубокое бурение скважин (до 15000м) для добычи нефти и газа и разработки новых месторождений.

• Бурение скважин на воду.

• Капитальный ремонт нефтегазовых скважин.

• Испытания скважин на нефть и газ.

По функциональному назначению буровые установки делятся на:

• установки для инженерно-геологических изысканий

• установки для добычи воды, работ по водопонижению и геотермальному теплоснабжению, для различных гидрогеологических работ

• установки для строительных работ (бурение под свайные и микросвайные основания, для установки анкеров)

• установки для геологоразведочных работ

• установки для сейсморазведочных работ

• установки для сооружения опор ЛЭП

Конструкция буровых установок

Исполнительные органы (главные) - лебедка, ротор, вышка, талевая система, вертлюг, буровой насос, циркуляционная система.

Энергетические органы - дизельные двигатели, электродвигатели, приводы, силовая гидросистема, пневмо-гидросистема

Вспомогательные органы -механизмы передвижения, вспомогательная лебедка, металлоконструкции, системы освещения, системы водоснабжения, системы отопления, системы вентиляции и др.

Органы информации - контроль параметров бурения

Рис 2. Буровая установка

Буровая вышка

Буровая вышка - это ключевой узел в оборудовании буровых установок. Выполняет следующие функции:

• Поддержание бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.

• Спуско-подъемные опреации с обсадными и бурильными трубами

3. Размещение талевой системы и средств механизации спускоподъёмных операций, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода и вспомогательного оборудования.

Классификация буровых вышек

Буровые вышки классифицируются:

По назначению - для капитального ремонта скважин и соответствующих агрегатов, для морских буровых установок, для передвижных буровых установок, для стационарных буровых установок.

По конструкции - мачтовые, башенные.

Башенные вышки

Башенные вышки изготовляются с гибкой и жесткой решетками. Известны конструкции башен­ных вышек, ноги которых изготовлены из сварных четырехгран­ных ферм либо из труб большого диаметра. Вышки этих типов называют пилонными. Незави­симо от конструктивной схемы башенные вышки характеризуются высокой жесткостью и сопротивляемостью кручению под дейст­вием момента сил, создаваемого натяжением неподвижной и ходовой струн талевого каната. Однако вследствие большого числа болтовых соединений сборка башенных вышек сопряжена с боль­шой трудоемкостью. Отсутствие связей между ногами пилонных вышек способствует повышению их монтажеспособности и улуч­шает обзор вышки со стороны мостков.

Рис 3. Башенная вышка представляет собой четырех­гранную усеченную пирамиду, состоящую из четырех наклонно расположенных ног 6, связанных между собой поясами 8 и гиб­кими диагональными тягами 7. В рассматриваемой конструкции ноги и пояса вышки изготовлены из труб, а диагональные тяги — из круглого стального проката. На наголовнике вышки устанавливаются цельносварная подкронблочная рама, козлы 1 и подкронблочная площадка 2. Козлы снабжены блоком, используемым при монтаже вышки, замене кронблока и подъеме других тяже­стей. Балконы 4 я 5 предназначены для работы второго помощ­ника бурильщика (верхового) при ручной расстановке бурильных свечей длиной 36 и 27 .Каждый балкон состоит из четырех площадок 10, каркаса укрытий и оборудован пальцами 12 с шарнирной головкой для установки свечей и люлькой 11 для верхового, размещенной отно­сительно оси скважины на расстоянии, достаточном для прохода талевого блока. При чрезмерном удалении люльки ухудшаются условия работы верхового. На высоте около 15 м находится пло­щадка для обслуживания стояка манифольда буровых насосов и бурового рукава.

В соединениях без фланцев в результате деформации контакти­рующих поверхностей при перебазированиях и разборках вышки происходит ослабление посадок в стыках.Пояса и диагональные тяги болтами соединяются с приварен­ными к ногам вышки косынками 13. Стойки ног и пояса вышки изготовляют из труб, диагональные тяги — из крупного проката. В другой модификации, отличающейся жесткой комбинированной крестовой решеткой, ноги вышки изготовляют из двух крестооб-• разно расположенных угольников, а пояса и раскосы — из уголь­ников меньшего размера.

Мачтовые вышки

Мачтовые вышки подразделяются на двухмачтовые (А-образные) и одномачтовые (с открытой передней гранью). Обе конструкции изготовляют из цельносварных габаритных секций трехгранного или прямоугольного сечения, соединяемых между собой быстроразъемными или фланцевыми соединениями. Преимущества их состоят в быстрой сборке вышки, хорошей просматриваемости, пониженной металлоемкости по сравнению с башенными буровыми вышками и возможности более удобного и легкого расположения механизмов СПО.

Талевая система

Талевая система буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное ( вертикальное), перемещения крюка и уменьшения нагрузки на ветви каната. Через канатные шкивы кронблока и талевого блока в определенном порядке пропускается стальной талевый канат, один конец которого крепится неподвижно и называется неподвижным концом. Другой конец называется ходовым ( ведущим) и крепится к барабану лебедки. Талевая система - полиспастный механизм, состоящий из трех компонентов:

кронблок

талевый блок

стальной канат

Кронблок - неподвижная часть талевой системы, монтируется на верхней раме мачты или на подкронблочных балках вышки.

Талевый блок - подвижная частью талевой системы, подвешивается к кронблоку на талевом канате и соединяется с бурильными или обсадными трубами с помощью вертлюжной скобы, крюка или элеватора

Кронблок и Талевый блок предназначены непосредственно для выполнения спускоподъемных операций

Стальной канат обеспечивает гибкую связь между буровой лебёдкой и механизмом крепления неподвижного конца каната

Важный технологический момент талевой системы - ее оснастка

Под оснасткой талевой системы понимается подвешивание в определенной последовательности каната на шкивы талевого бока и кронблока с целью предотвращения перекрещивания каната и предупреждения трения его частей друг о друга

Рис 6. Талевые системы

В разведочном бурении активно применяются следующие типы талевых систем:

талевая система с креплением свободного конца каната к основанию буровой установки (на схеме б и в)

с креплением свободного конца каната к кронблоку (на схеме г)

с креплением свободного конца каната к талевому блоку (на схеме д)

Спускоподъемные операции на прямом канате (на схеме а) выполняются только в случае небольших нагрузок на крюк

Циркуляционная система буровой установки

Циркуляционная система буровой установки включает в себя комплекс элементов, связанных с движением, распределением, обработкой, отводом и хранением жидкости, необходимой в процессе бурения скважин.

В число функций, выполняемых при помощи различных компонент циркуляционной системы буровой установки, входит:

1. Приготовление бурового раствора в соответствии с требуемыми параметрами для конкретных условий бурения, а также изменение его физико-механических свойств.

2. Очистка отработанного бурового раствора от шлама, выбуренных частей породы и различных примесей с целью его повторного использования. Подробнее о данной технологии можно ознакомиться в статье о так называемом безамбарном бурении. Также циркуляционные системы буровых установок производят дегазацию бурового раствора в случае необходимости.

3. Подача раствора в скважину для реализации процесса бурения, а также подведение мощности к забойному двигателю и буровому долоту.

4. Хранение запаса бурового раствора в специальных емкостях и резервуарах

Рис 7. Циркуляционная система

Противовыбросовое оборудование

Противовыбросовое оборудование (ПВО) - это комплекс оборудования, предназначенный для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве и ремонте.

Использование ПВО позволяет повысить безопасность ведения работ, обеспечить предупреждение выбросов и открытых фонтанов.

В России применение ПВО регламентирует ГОСТ 13862-90 «Оборудование противовыбросовое. Типовые схемы, основные параметры и технические требования к конструкции»

ПВО обеспечивает проведение следующих технологических операций:

-герметизация скважины;

-спуск-подъем колонн бурильных труб при герметизированном устье;

-циркуляция бурового раствора с созданием регулируемого противодавления на забой и его дегазацию;

-управление гидроприводами оборудования.

ПВО включает стволовую часть, превенторы и манифольд.

Стволовая часть включает ПВО, оси стволовых проходов которых совпадают с осью ствола скважины и которые последовательно установлены на верхнем фланце колонной обвязки. Стволовая часть включает превенторы, устьевые крестовины, надпревенторную и другие дополнительно устанавливаемые катушки, разъемный желоб и герметизатор.

Манифольд состоит из элементов трубопроводной арматуры и трубопроводов, соединенных по определенной схеме с линиями дросселирования и глушения.

Манифольды предназначены для обвязки блока превенторов противовыбросового оборудования с целью управления нефтяной или газовой скважиной в процессе ликвидации газонефтепроявления.

Устройство манифольда

Манифольд противовыбросового оборудования состоит из коренных задвижек с ручным или ручным и гидравлическим управлением, двух блоков -дросселирования и глушения, включающих задвижки с ручным управлением, обратный клапан, регулируемые дроссели с ручным и дистанционным управлением, крестовины, тройники, гасители потока, показывающие манометры с разделителями сред, а также из напорных трубопроводов и пакетов трубопроводов низкого давления.

Спуско-подъемный комплекс

Спуско-подъемный комплекс (СПК) буровой установки – совокупность агрегатов, механизмов, органов управления ими и сооружений, служащих для спуска, подъема и удержания на весу бурильной и обсадных колонн и обеспечения технологически необходимых манипуляций с ними при проводке скважины.

С использованием СПК выполняются следующие виды работ:

-спуск и подъем бурильной колонны для замены изношенного породоразрушающего инструмента. При этом нагрузка на СПК не превышает величины параметра номинальной грузоподъемности буровой установки;

-частичная разгрузка веса бурильной колонны на забой в процессе бурения и подача бурильного инструмента в скважину со скоростью, равной скорости разрушения горной породы на забое. При этом нагрузка на СПК меньше веса бурильной колонны на величину, равную нагрузке на долото;

-перемещение бурильной колонны в скважине при проработке ствола с целью устранения затяжек инструмента, а также при подготовке ствола скважины при спуске в него обсадных колонн. При это нагрузка на СПК близка к весу бурильной колонны;

-дополнительные технологические и аварийные работы, связанные с приподъемом, спуском и расхаживанием обсадных колонн, ликвидацией прихватов инструмента и колонн в скважине, работой в искривленных и горизонтальных участках ствола скважины. При этом нагрузка на СПК превышает величину, равную весу бурильной колонны, и может приближаться к величине параметра максимальная грузоподъемность.

В состав СПК входят:

-буровая лебедка (тяговое устройство);

-регулятор или автомат подачи долота;

-талевая система, включающая кронблок, талевый блок, талевый канат, механизм крепления и перепуска талевого каната;

-бурильный крюк;

-буровая вышка;

-механизм или автомат установки свечей за пальцем в фонаре буровой вышки.

Вместо талевого блока и бурильного крюка может использоваться моноконструкция – крюкоблок

Рис 8. Спускоподъёмный комплекс буровой установки представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебёдкой 6 и механизмом 7 крепления неподвижного конца каната. 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 подъёмный крюк объединены в один механизм – крюкоблок.

Вывод: изучил конструкцию буровой установки.

Дата Работу выполнил: Работу принял:

Малиновский Михаил Кожевников Александр

Александрович Сергеевич