Нефтяные буровые установки: классификации, конструкция, транспортировка, монтаж, фото и видео

Обзор нефтяных буровых установок

Нефтяные системы служат для бурения скважин в земной коре. Отверстия формируются при помощи бура и используются для выкачки из недр нефти, газа и сопутствующих компонентов.

Классификации нефтяных буровых установок

Существует несколько общепринятых классификаций, в основе каждой из которых лежит определённый критерий.

По виду конструкционной системы буровые машины бывают:

мачтовые, в которых механическая часть базируется на двух опорных элементах;
башенные, в них присутствуют четыре опорных механизма. На каждый элемент нагрузка распределяется равномерно.

передвижные преимущественно служат для разведывательных работ, в частности для забора проб грунта;
стационарные используются для добычи полезных ископаемых.

По месту монтажа вышки бывают:

наземные монтируются на грунт;
морские устанавливаются на морское дно.

Виды буровых установок на нефть

Сферы применения и базовое назначение

Нефтяные буровые установки используются для проделывания многоцелевых отверстий.

Они применяются для:

Бурения добывающих скважин. Такие отверстия используют для добычи нефти, газа и сопутствующих компонентов.
Формирования разведывающих отверстий. Их проделывают там, где наличие нефти уже подтверждено исследованиями. Скважины необходимы для того, чтобы окончательно сформировать данные о запасах материала и изготовить схему работы на местности.
Бурения оценочных скважин. Их функциональная нагрузка состоит в том, чтобы проанализировать и спрогнозировать поведение нефтяных пластов и возможное движение земной коры в месте работы, а также оценить объёмы залегаемой нефти.
Проделывания контрольных скважин. Именно эти отверстия необходимы для постоянного контроля давления на территории, где ведётся добыча полезных ископаемых.
Бурения наблюдательных отверстий. Скважины используют для установления объёмов выкаченной и оставшейся нефти, а также для оценки контактов нефти, газа и воды друг с другом.

Фото наземной буровой установки на нефть

Устройство и оборудование

Нефтяная установка состоит из следующих систем:

Энергетический комплекс. Входящий в него дизельный двигатель перерабатывает топливо для получения необходимой энергии. Она питает электрический генератор. Это устройство снабжает электричеством остальные узлы, агрегаты и механизмы.
Механическая система включает в себя подъёмное устройство. Оно перемещает тяжёлые элементы при помощи лебедки, кабельной катушки и шкива.

Кроме системных агрегатов нефтяная установка включает в себя следующее оборудование:

Насос, который закачивает бурильный раствор в колонну.
Трубы обеспечивают соединение агрегатов между собой.
Вибросито предназначено для фильтрации химической смеси.
Буровая вышка — это сердце установки. Она фиксирует буровую систему.
Превентор герметично фиксирует клапаны труб.
Вертлюг поддерживает равновесие бурильной колонны.
Ведущая труба служит для вращения бурильной колонны.
Бурильная колонна представляет собой совокупность труб для проделывания скважин.
Бур – породоразрушающий элемент, изготавливаемый из различных материалов.

Схема нефтяной буровой установки

Эксплуатация нефтяных систем

Установка нефтяных систем производится блоками или агрегатами. В качестве монтажных основ используют облегченные опоры. Перед установкой машины осуществляется подготовка площадки, на которой будет вестись работа по сборке самой машины и сопутствующего оборудования. Подготовка включает в себя разметку и освобождение пространства от пожароопасных предметов. Опорную часть всей системы составляют лебёдочно-роторный блок и приключенные к нему болтами хозяйственная и вспомогательная установки. Далее собираются вертикальные оси, стол ротора и будущий центр скважины. В заключительном этапе монтируются вышка и примыкающее к ней оборудование. Сборка производится специальным машинным краном.

Карта расположения мест расположения буровых установок на нефть

По способу монтажа буровые машины для добычи нефти бывают:

поагрегатные, когда сборка ведётся отдельными узлами и элементами;
мелкоблочные, когда монтируются отдельные составляющие блочных систем;
крупноблочные, когда заранее собранные системы скрепляются между собой на месте проведения работ.

Доставка буровой установки для бурения скважин на нефть установки к месту работы — сложный процесс. Транспортировку оборудования производят при помощи тягача и модульных систем. Если размер установки позволяет, то используют полуприцепной механизм. Весь процесс транспортировки устройства к площадке добычи условно можно разделить на этапы:

проводится расчёт, согласно которому решается вопрос о средствах транспортировки;
подготовка маршрута перевозки с учётом надёжности дорожного полотна, естественных уклонов и препятствий;
подготовка крепёжного оборудования, которое должно надёжно зафиксировать элементы системы в процессе движения;
погрузка.

По способу передвижения нефтяные установки бывают:

самоходные, имеющие собственную моторную базу;
передвижные, которые перемещаются при помощи специальных машин;
стационарные, транспортировка которых возможна по частям или блокам.

На видео принцип работы буровой установки на нефть:

Обзор нефтяных буровых установок

Классификации нефтяных буровых установок

Существует несколько общепринятых классификаций, в основе каждой из которых лежит определённый критерий.

По виду конструкционной системы буровые машины бывают:

мачтовые, в которых механическая часть базируется на двух опорных элементах;
башенные, в них присутствуют четыре опорных механизма. На каждый элемент нагрузка распределяется равномерно.

По способу перемещения буровые установки на нефть бывают:

передвижные преимущественно служат для разведывательных работ, в частности для забора проб грунта;
стационарные используются для добычи полезных ископаемых.

По месту монтажа вышки бывают:

наземные монтируются на грунт;
морские устанавливаются на морское дно.

Виды буровых установок на нефть

Сферы применения и базовое назначение

Нефтяные буровые установки используются для проделывания многоцелевых отверстий.

Они применяются для:

Бурения добывающих скважин. Такие отверстия используют для добычи нефти, газа и сопутствующих компонентов.
Формирования разведывающих отверстий. Их проделывают там, где наличие нефти уже подтверждено исследованиями. Скважины необходимы для того, чтобы окончательно сформировать данные о запасах материала и изготовить схему работы на местности.
Бурения оценочных скважин. Их функциональная нагрузка состоит в том, чтобы проанализировать и спрогнозировать поведение нефтяных пластов и возможное движение земной коры в месте работы, а также оценить объёмы залегаемой нефти.
Проделывания контрольных скважин. Именно эти отверстия необходимы для постоянного контроля давления на территории, где ведётся добыча полезных ископаемых.
Бурения наблюдательных отверстий. Скважины используют для установления объёмов выкаченной и оставшейся нефти, а также для оценки контактов нефти, газа и воды друг с другом.

Фото наземной буровой установки на нефть

Устройство и оборудование

Нефтяная установка состоит из следующих систем:

Энергетический комплекс. Входящий в него дизельный двигатель перерабатывает топливо для получения необходимой энергии. Она питает электрический генератор. Это устройство снабжает электричеством остальные узлы, агрегаты и механизмы.
Механическая система включает в себя подъёмное устройство. Оно перемещает тяжёлые элементы при помощи лебедки, кабельной катушки и шкива.

В механической системе присутствует элемент буровой установки в виде ствола ротора.

Вспомогательная система включает в себя элементы движения, вспомогательную лебедку, вентиляционное оборудование, освещение, водоснабжение и отопление.

Информационная система обеспечивает контроль за работой основных узлов и агрегатов.

Циркуляционная система предназначена для того, чтобы химический раствор попал в бурильную колонну. Под давлением он проходит через систему труб и стол ротора.

Кроме системных агрегатов нефтяная установка включает в себя следующее оборудование:

Насос, который закачивает бурильный раствор в колонну.
Трубы обеспечивают соединение агрегатов между собой.
Вибросито предназначено для фильтрации химической смеси.
Буровая вышка — это сердце установки. Она фиксирует буровую систему.
Превентор герметично фиксирует клапаны труб.
Вертлюг поддерживает равновесие бурильной колонны.
Ведущая труба служит для вращения бурильной колонны.
Бурильная колонна представляет собой совокупность труб для проделывания скважин.
Бур – породоразрушающий элемент, изготавливаемый из различных материалов.

Схема нефтяной буровой установки

Эксплуатация нефтяных систем

Когда работы завершены, все системы тестируются в безнагрузочном режиме.

Карта расположения мест расположения буровых установок на нефть

По способу монтажа буровые машины для добычи нефти бывают:

поагрегатные, когда сборка ведётся отдельными узлами и элементами;
мелкоблочные, когда монтируются отдельные составляющие блочных систем;
крупноблочные, когда заранее собранные системы скрепляются между собой на месте проведения работ.

проводится расчёт, согласно которому решается вопрос о средствах транспортировки;
подготовка маршрута перевозки с учётом надёжности дорожного полотна, естественных уклонов и препятствий;
подготовка крепёжного оборудования, которое должно надёжно зафиксировать элементы системы в процессе движения;
погрузка.

В процессе погрузки определяется точка максимальной нагрузки на транспортировочную платформу.

По способу передвижения нефтяные установки бывают:

самоходные, имеющие собственную моторную базу;
передвижные, которые перемещаются при помощи специальных машин;
стационарные, транспортировка которых возможна по частям или блокам.

Буровая установка

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

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

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

– 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.

Применение буровых установок

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

Органы управления

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.

Размещение бурильных труб

Классификация буровых вышек

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.

Буровые лафеты

Буровые лафеты – навесное буровое оборудование. Составляющая буровых установок. Лафеты устанавливают на экскаваторы и гидравлические экскаваторы. Общая масса – от 10 тонн. Буровой лафет обычно состоит из ходового механизма с гусеничным двигателем встроенного гидравлического механизма для тяги (подачи вперед) и бурового функционирования.

Навесные буровые лафеты применяют при работах по частичному упрочнению грунтов, бурении пневмоударником, или при отборе керна, а так же для бурения скважин под сваи, для сооружения скважин на воду и для анкерного бурения.

Роторы

Роторы предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважин.

Лебедки – основной механизм спускоподъемного комплекса буровой установки. Предназначены для выполнения следующих операций:

Спуск и подъем обсадных труб и буровых труб

Способы монтажа и транспортировки буровых установок.

Существует три метода монтажа буровых установок: обычный (индивидуальный), мелкоблочный и крупноблочный.

Обычный метод монтажа буровых установок заключается в индивидуальном монтаже оборудования и строительстве сооружений установки с применением фундаментов однократного использования. В этом случае строят бетонные или деревянные фундаменты отдельно под каждый агрегат установки. На рис.135 показаны конструкции наиболее распространенных фундаментов однократного использования. При повторном монтаже буровую установку разбирают на агрегаты и узлы и перевозят на универсальном транспорте на новую точку бурения, где вновь строят фундаменты, сооружения и монтируют оборудование.

Обычный метод монтажа буровых установок связан с большим комплексом трудоемких работ (строительных, плотничных, слесарных, подсобно-вспомогательных и др.), выполняемых на месте монтажа, что вызывает удлинение срока монтажа буровых установок. Поэтому этот метод в настоящее время применяется очень редко, только при монтаже буровых установок большой грузоподъемности.

Мелкоблочный метод монтажа буровых установок заключается в том, что агрегаты и узлы установки монтируют не на бетонных или деревянных фундаментах, а на металлических основаниях. Металлическое основание со смонтированным на нем каким-либо узлом установки составляет мелкий блок (рис.136). Количество мелких блоков буровой установки определяется конструкцией установки, условиями разработки месторождения и географическими условиями, обычно буровая установка расчленяется на 15-20 мелких блоков. Габаритные размеры и вес мелких блоков позволяют перевозить их на универсальном транспорте или волоком, а в труднодоступных районах – на вертолетах.

Этот метод монтажа буровых установок широко применяют в разведочном бурении, а в некоторых районах и в эксплуатационном бурении, когда местные условия не позволяют перевозить установки крупными блоками.

Крупноблочный метод монтажа буровых установок заключается в перевозке агрегатов и узлов установки крупными блоками на специальном транспорте (тяжеловозах), установке блоков на фундаменты и соединении коммуникаций между ними. При этом буровую установку расчленяют на два-три блока весом по 60-120 т. Крупный блок состоит из металлического основания, перевозимого на специальных транспортных средствах, и смонтированных на нем агрегатов и узлов буровой установки, кинематически связанных между собой (рис.137). При перевозке таких блоков почти не нарушаются кинематические связи узлов установки и коммуникаций и не демонтируются укрытия, что позволяет исключить трудоемкие работы, выполняемые при обычном методе монтажа, такие как строительные, плотничные, слесарные и ряд подсобно – вспомогательных. Применение крупных блоков позволяет сократить сроки монтажа буровых установок до минимума. Крупноблочный метод монтажа буровых установок широко применяется в эксплуатационном бурении.

Каждому типу буровой установки соответствуют своя кинематическая и монтажная схемы, в которые входят различные агрегаты. Однако при конструктивном различии установок в их комплексе встречаются агрегаты, необходимые в любой из компоновок. Это вышки. Талевые системы, грузоподъемные лебедки, роторы, вертлюги, приводные механизмы (шестеренчатые или цепные редукторы, клиноременные передачи), двигатели и насосы для перекачки промывочных жидкостей. Они различаются техническими характеристиками, конструктивным исполнением, габаритными размерами и массами. Но все они должны быть кинематически связаны определенной монтажной схемой, определяющей местоположение каждого агрегата относительно друг друга.

Поэтому при монтаже каждой установки приходится выделять отдельно монтаж:

1. Каждого агрегата, входящего в комплекс любой буровой установки;

2. Узлов и систем управления агрегатами, входящими в комплекс установки;

3. Технологических трубопроводов для перекачки промывочной жидкости, топлива, сжатого воздуха и отопления;

4. Приводных механизмов;

5. Вспомогательного оборудования, необходимого для приготовления и очистки промывочной жидкости, обогрева буровой установки, сохранения запасов горюче-смазочных материалов и т.д.

В связи с этим для монтажа буровой установки необходимо осуществить следующие работы:

1. Планировочно – разбивочные и подготовительные;

2. Строительство фундаментов и оснований под буровую вышку, буровое, силовое и вспомогательное оборудование;

3. Монтаж буровой вышки;

4. Строительство привышечных соединений;

5. Монтаж бурового, механического и силового оборудования;

6. Монтаж электрооборудования;

Перечисленные этапы работ выполняют специалисты соответствующих бригад (подготовительной, строительной, специализированной или комплексной вышкомонтажной) в последовательности, определяемой методом монтажа, который применен при сооружении данной буровой.

Транспорт относительно небольшого по массе и габаритам оборудования (средних насосов, компрессоров, станков) выполняется стандартными транспортными средствами. С внедрением крупного блочного монтажа, например, буровых установок, с перенесением основного объема монтажных работ на заводы изготовители, перед транспортировками возникли серьезные инженерные задачи транспорта и погрузочно-разгрузочных работ.

Для перевозки по железной дороге крупногабаритных и массивных блоков для нефтяной и газовой промышленности применяют нормальные четырехосные платформы грузоподъемностью 60-70 т. Длина железнодорожной платформы 13 м, ширина 2.77-2.87 м высота головки рельсов 1.3 м. Для такелажа блоков с платформы на автотранспорт имеются мощные железнодорожные краны.

Транспорт массивных блоков по автомобильным дорогам с покрытиями всех категорий выполняется на автомобильных прицепах – трейлерах большой грузоподъемности. Прицепы снабжены гидро- или пневмотормозами. Подвеска колес балансирная, что обеспечивает независимое их положение и равномерное распределение нагрузки.

Для транспорта массивных грузов по бездорожью в разных погодных условиях применяют гусеничные тяжеловозы, тележки, прицепы и лыжи. Неровности местности могут вызвать значительные перкосы грузовой платформы и нарушение точности монтажа транспортируемого объекта, что, очевидно, весьма нежелательно, так как вызывает необходимость проверки качества сборки на месте установки объекта (проверка соосности агрегатов, надежности крепления, регулировки). Здесь целесообразно использовать опору платформы на три точки так же, как при транспорте крупных блоков буровых установок.

Следует учитывать, что наименьший по расстоянию путь не всегда кротчайший по времени (очевидно, что препятствие проще обойти чем преодолеть). На ровных участках местности ширина трассы для транспорта блоков буровых установок должна составлять 16 метров. При боковых уклонах трассу расширяют до 40 м. для прохода страхующих с боков тракторов.

На предприятиях нефтяной и газовой промышленности все шире используется самолеты и вертолеты для транспорта и монтажа массивного оборудования. Воздушные тяжеловозы- самолеты АН-24, вертолеты МИ-6 полностью вошли в практику транспортных и монтажных работ. Создан вертолет грузоподъемностью 40 т.

Специфические особенности воздушного транспорта оказывают влияние и на конструкцию оборудования. Так для разведочного бурения скважин на трудноосваиваемых в транспортном соотношении площадях, разработан вариант мелкоблочной буровой установки Бу-75БрМ для перевозки воздушным транспортом.

Применение воздушного транспорта оборудования весьма эффективно, особенно в труднопроходимых и малодоступных районах (тайга, болота, горы). Кроме того практика бурения в Западной Сибири показала, что в некоторых случаях вертолетный транспорт экономически более выгоден по сравнению с перевозкой тракторами, учитывая необходимость строительства хотя бы примитивных дорог. Следует также учитывать , что воздушный транспорт более оперативен, позволяет избежать сезонности работ и увеличить коэффициент оборачиваемости оборудования на 35-40 %. Однако есть и воздушном способе транспортировке свои особенности (крепление грузов, подготовка взлетно-посадочных полос и площадок, сортировка и размещение грузов).

Транспортировка буровых вышек, блоков и бурового оборудования

2.1. Способы транспортировки буровых вышек

1) в собранном виде в вертикальном положении на специальных полозьях или на санных основаниях (для башенных вышек);

2) в собранном виде в вертикальном положении на крупно-блочных во- Таблица 1 – Основные параметры насосов

Тип насоса	Ном. частота ходов поршня в мин	Макс. подача, л/с	Макс. давление, МПа	Длина хода поршня, мм	Масса, т
УНБ-600А	51,9	25,6
УНБТ-600	50,9	15,4
УНБТ-950А	46,0	24,2
УНБТ-1180	51,4	22,4
УНБТ-1600	59,7	–	–
НБТ-235	26,7	4,2
НБТ-475	45,6	16,3
НБТ-600	45,6	16,3
НБТ-900	46,1	18,6

зимых основаниях с использованием специальных транспортных средств (тяжеловозов) или водным транспортом на баржах;

3) в собранном виде в горизонтальном положении на специальных тележках (для мачтовых вышек);

4) универсальным транспортом или вертолетами большой грузоподъемности с разборкой вышек на отдельные детали.

Применение каждого из них зависит от:

– способов сооружения буровых;

– типов используемых вышек и конструкций подвышечных оснований; – рельефа местности, естественных и искусственных препятствий, расстояния перебазировки буровых и др.

Современные буровые установки укомплектованы крупноблочными основаниями, которые позволяют транспортировать вышки в собранном виде на тяжеловозах, что значительно сокращает объем монтажных работ и ускоряет сроки сооружения буровых. Однако этот способ в некоторых случаях применять невозможно или экономически невыгодно. Транспортировка вышек в вертикальном положении – наиболее ответственная операция и требует соблюдения необходимых мер предосторожности.

2.2. Транспортировка вышек на полозьях и санных основаниях

Этот способ применяется для вышек башенного типа, которые обладают достаточной жесткостью и устойчивостью. Способ характерен для агрегатного способа сооружения буровых.

При мелкоблочном способе под башенные вышки применяют в основном санные основания ферменной конструкции, на которых, кроме вышки, монтируют лебедку, ротор и подсвечники. Вышки транспортируют вместе с основаниями и расположенным на основании оборудованием.

Для транспортировки вышек на санных основаниях в зависимости от рельефа местности и состояния грунта требуется до 16 тракторов, что усложняет работу по установке и буксирной обвязке тракторов. Тракторы между собой в ряду соединяют попарно, а каждую пару – одним буксирным тросом с основанием вышки. Больше двух тракторов за один буксирный трос прицеплять не рекомендуется, так как снижается маневренность тракторов на поворотах.

2.3. Транспортировка вышек и блоков на возимых основаниях

Возимые основания позволяют транспортировать смонтированное в блоки оборудование на специальных колесных или гусеничных тяжеловозах. Применение тяжеловозов значительно сокращает потребность тракторов для транспортировки и ускоряет процесс перебазировки буровых установок. Этот способ характерен для крупноблочного сооружения буровых.

Выпускается гусеничный тяжеловоз Т-40 (рис. 16.4) с одним домкратом, расположенным внутри рамы ниже шарнирной опоры для основания блока, а так же аналогичный тяжеловоз ТМП-40 на резиноколесном ходу (рис 16.5), и на его базе Т-60, грузоподъёмностью 60 т. Выпускаются также тележки под шаровую опору (рис 16.6). В настоящее время на гусеничном ходу выпускается тяжеловоз ТГ-70 (рис. 16.7)

Рисунок 16.4 – Тяжеловоз Т-40

1 – опоры для кронштейнов; 2 – рама; 3 – гусеничные тележки; 4 – водило; 5 – переднее коромысло; 6 – гидродомкрат; 7 – масляный бак; 8 – насос; 9 – заднее коромысло

Рис. 16.5 – Тяжеловоз ТМП-40

1 – рама; 2 – опора; 3 – подвижные стойки; 4 – лыжа; 5 – гидродомкрат; 6 – пневмоколёса; 7 – задняя ось; 8 – платформа;

9 – передняя ось;10 – водило

Рис. 16.6 – Тележка под шаровую опору блока

1 – цилиндр; 2 – опора; 3 – поршень; 4 – воздухопровод; 5 – воздушные баллоны; 6 – передние колёса; 7 – масляный бак;

8 – гусеничные катки; 9 – рама

Рис. 16.7 – Тяжеловоз гусеничный ТГ-70:

1 – рама; 2 – передний траверс рамы; 3 – задний траверс рамы; 4 – гусеницы; 5 – дышло с удерживающим устройством; 6 – поршень гидродомкрата; 7 – захват; 8 – приставка; 9 – наголовник

Во всех типах буровых установок наибольшую массу имеет вышечно-лебедочный блок. Вышечно-лебедочный блок буровой установки транспортируют на 2-х ÷ 6-ти тяжеловозах и одной тележке, имеющей шарнирную опору. Тяжеловозы устанавливают под боковые опоры, выполненные в виде кронштейнов, а тележку — под переднюю опору по ходу транспортировки. Передний кронштейн для тяжеловозов имеет поворотную конструкцию для изменения направления движения. Снимают блок с фундамента при помощи домкратов тяжеловозов. Для этого ослабляют оттяжки вышки, чтобы была возможность поднять блок и убрать опоры из-под основания. Транспортируют блок по ровному рельефу с твердым грунтом обычно тремя тракторами, которые прицепляют тросами по одному к каждому тяжеловозу.

Основание блока установки БУ-2500 имеет четыре кронштейна для боковых тяжеловозов — два с расстоянием между осями тяжеловозов 12 м и два с расстоянием 5,2 м. С поднятой вышкой блок транспортируют по широкой колее тяжеловозов, обеспечивающей большую устойчивость блока (рис. 16.8) . Без вышки блок транспортируют по узкой колее.

Вышечно-лебедочный блок установок БУ-4000 и БУ-5000ЭУ (рис. 16.9) транспортируют на шести тяжеловозах ТГ-60. Под каждую опору блока устанавливают по два тяжеловоза, которые спариваются одним кронштейном 2. Передняя поворотная опора шарнирно соединена со спаривающим тяжело-

Рис. 16.8. Схема транспортировки вышечно-лебедочного блока установки БУ-2500:

I – передняя опора для тяжеловоза

возы кронштейном, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на тяжеловозы при транспортировке по неровному рельефу. Водила спаренных тяжеловозов соединяют шарнирно траверсой 3, за которую зацепляют буксирные тросы 4. Для снятия блока с фундаментных опор гидродомкратами боковых тяжеловозов поднимают заднюю (вышечную) часть блока освобождают и убирают опоры с каждой стороны, опускают блок на опоры тяжеловозов, и крепят к ним. Таким же образом при помощи домкратов передних тяжеловозов снимают с фундаментных опор переднюю часть блока,

Транспортируют блок при помощи шести или восьми тракторов в зависимости от рельефа местности и состояния грунта.

Без вышки блок транспортируют на четырех тяжеловозах.

Рисунок 16.9 – Схема транспортировки вышечно-лебедочного блока установки БУ-5000ЭУ

1 – тяжеловозы; 2 – кронштейн; 3 – траверса; 4 – буксирный трос

Приводные и насосные блоки транспортируют на трех тяжеловозах Т-40 или ТГ-60 в зависимости от массы блоков.

При транспортировке блоков по местности с уклоном для задержки их от произвольного перемещения под уклон сзади устанавливают два трактора к боковым тяжеловозам.

При невозможности транспортировки вышечных блоков с поднятой вышкой из-за искусственных препятствий (линии электропередач), а также по местности с уклоном более 15° вышки мачтового типа опускают и транспортируют их отдельно в собранном виде (рис. 16.7). Для этого применяют специальные тележки с опорами под мачты вышки.

Рис. 16.7 – Схема транспортировки мачтовой вышки в горизонтальном положении

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 6073 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Буровые работы

В современном строительстве особого внимания заслуживают буровые работы. Они являются комплексом действий, которые направлены на создание скважин инженерного, эксплуатационного, технического, строительного, геологического и другого назначения. Они также могут включать подготовительные работы, возведение наземных дополнительных конструкций и коммуникационных сетей, монтаж и демонтаж специализированного оборудования. Бурение является технологическим процессом воздействия на горные породы или грунты в лобовой части скважины с целью их разрушения. Это процесс образования земляных выемок цилиндрической формы и подачи на поверхность продуктов разрушения.

Если буровые работы – это непрерывные процессы, то бурение отличается цикличностью. Операции по разрушению пород забоев буровыми инструментами ( при помощи долота или коронки) сменяются очищением стволов посредством сжатого воздуха и подъёмом бурильных колонн для того, чтобы производить замену рабочих органов или ремонт, крепить ствол при помощи обсадных труб и прочие действия. Скважина – это выработка в горной породе или грунтах, которая имеет цилиндрическую форму. Ширина скважины намного меньше, чем ее глубина. Верх выработки – это устье скважины, стенки формируют ствол, а днище – забой. Бурение может иметь различное направление, масштабы и функциональное назначение. Также для него может использоваться разнообразное оборудование, отличающееся различными техническими характеристиками. Скважины необходимы для многих отраслей деятельности современного человека:

поиска и разведывания мест залегания полезных ископаемых разного происхождения;
их добычи (твердых, жидких и газообразных);
изучения особенностей грунтов и горных пород;
установки оборудования;
выкачивания воды;
закрепления грунта, устройства почвенных анкеров, цементации и усиления оснований под фундаментные конструкции;
шпунтовых ограждений котлованов и траншей.

Учитывая огромные масштабы загородного строительства, особого внимания заслуживают такие виды буровых работ, как бурение на воду. Они дают возможность обеспечить строения индивидуальными средствами водоснабжения. Работы представляют собой комплекс высокотехнологичных операций, которые требуют тщательной подготовки, высокого уровня инженерных знаний и наличия специализированного профессионального оборудования. Бурение на воду может осуществляться на глубину до 30 м («на песок») и более («на известняк»).

Песчаные скважины пробуриваются исключительно до песчаных водоносных горизонтов. Такая вода, как правило, не используется в качестве питьевой, а только для хозяйственных нужд или полива. Однако, при помощи использования новейшего фильтрационного оборудования, можно добиться относительно высоких качественных показателей такой воды. Что касается бурения «на известняк», то оно представляет собой более сложную и трудоемкую работу и предполагает использование двух обсадных труб. Одна из них необходима для защиты от обрушений почвы, а вторая – для прокачки при помощи скважинного насоса.

Способы и технологически особенности бурения

На сегодняшний день выделяют несколько групп способов бурения. Они бывают механическими, физическими и ручными. Наибольшую популярность получили механические методы, при которых используются станки и машины ручного типа. К физическим способам можно отнести термический, гидравлические, электрогидравлические, ультразвуковые и другие, которые еще не получили широкого распространения. Ручное бурение может использоваться для грунтов, которые отличаются минимальной твердостью и плотностью.

Каждый из указанных способов бурения требует более подробного описания:

вибрационное бурение (до 40 м) – подходит для песчаных и глинистых пород. Первый вариант предполагает собственно вибрационное бурение, а второй — виброударное. Суть вибрационного бурения состоит в том, что в результате вибрирования существенно снижаются показатели механического сопротивления породы, что обеспечивает возможность максимально быстрого погружения в грунт. Виброударное же бурение предполагает погружение инструмента под воздействием частых ударов, поэтому используется для грунтов, обладающих высоким лобовым сопротивлением;
термическое бурение (до 22 м) – предполагает сжигание пород при температуре около +2000°С, которая обеспечивается специальной горелкой. Отличается высокой производительностью и скоростью, а также надежностью;
гидравлическое бурение (до 8 метров) используется в легком суглинке и водонасыщенной почве. Вода под давлением разрушает породы, остатки которых выводятся с водой вдоль скважины;
роторное бурение (до 100м) используется для обустройства скважин диаметром до 230 мм. В процессе работы подается вода или раствор глины, которые удаляются на поверхность вместе со шламом, создавая лучшие условия для работы. Отличается высокой производительностью (на 300% выше, чем вибрационного), скоростью и относительно низкой стоимостью;
шнековое бурение (до 100м) – может проводиться сплошным или кольцевым забоем;
вращательное бурение (до 100м) – может быть колонковым или роторным. Можно проводить как с промывкой водой, так и с пневматическим охлаждением;
ударное бурение (до 50 м) – используются станки ударно-канатного действия, оборудованные различным инструментом – долотом, забивным стаканом, желонкой, ударной или раздвижной штангой, канатным замком и канатом
алмазное бурение используется для того, чтобы вскрывать твёрдые строительные материалы: бетон, гранит, кирпичные стены и каменные основания;
ударно-вращательное бурение (до 50м) используется в условиях твердых пород.

Существуют и другие способы бурения, однако они не получили большого распространение из-за того, что не до конца разработаны и отличаются дороговизной, поэтому в больших масштабах не используются.

Практическое применение бурения

Бурение необходимо в различных сферах деятельности, особенно в строительстве. Данный тип инженерно-геологических изысканий играет очень важную роль на этапе проектировки будущих сооружений и перед закладкой фундаментных конструкций. Разрабатывается проект, при котором информация о физико-химическом составе грунтов позволяет аргументировать целесообразность застройки зоны, этажность зданий и расстояние до других объектов. Бурение при земляных работах позволяет гарантировать устройство надежного фундамента, так как исходя из полученных аналитических данных, подрядчики определяют тип и количественные характеристики стройматериалов, оптимальное для строительства время года и другие особенности.

Комплекс буровых работ проводится также и с целью повышения надежности фундамента разных сооружений. Большинство зданий подвергаются негативным факторам внешнего типа – как механическим, так и химическим, связанным с сейсмическими и природными процессами. При этом повреждения фундамента являются наиболее опасными, поэтому их крепление требует кардинальных мер. Эти технические задания можно решить в результате внедрения буроинъекционных свай, для чего по всему периметру пробуриваются выемки нужной глубины, которые заполняются бетонными растворами при помощи бетонных компрессорных установок. Высокое давление толкает смесь в полости, образуя монолитное соединение – при этом сваи способны принимать на себя часть нагрузок сооружения, способствуя укреплению изоляционного слоя.

Кроме того, скважины необходимы для:

добычи питьевой воды;
обустройства шпунтовых ограждений – они имеют место для строительства зданий в больших городах, так как при их использовании полностью отсутствуют вибрационные процессы. Ограждение предотвращает попадание грунтовых вод в рабочие зоны и исключает влияние на фундамент соседних зданий. Оно может быть как временным, так и постоянным. Технология предполагает строительство стен, удерживаемых сваями из дерева или железобетона – такой способ укрепления грунта способен выдерживать большие нагрузки и обеспечивать безопасность проведения строительства возле многоэтажных сооружений;
устройства свай буронабивного типа – строительных скважин, которые усиливаются металлическими каркасами и заполняются цементными растворами. Их использование позволяет существенно армировать фундаментные конструкции, и значительно продлевать эксплуатационные сроки сооружений. Данные технологические процессы особенно востребованы на водянистых грунтах, где простой ленточный фундамент не способен справиться с природными воздействиями;
бурения скважин для тепловых насосов;
бурения промышленных выемок и других отраслей.

Это очень важный тип работ, который используется многими подрядчиками, однако доверять их лучше всего только профессионалам икомпаниям, предлагающим современное оборудование, которое играет важнейшую роль при произведении бурения.

Буровые установки

Большая часть буровых установок оснащается механизированным приводом, поэтому может быть использована для бурения на достаточную глубину. Они отличаются высокой производительностью и мощностью, поэтому подходят для решения технологических задач любой сложности. Сегодня в строительстве наибольшей популярностью пользуются:

установки для ударно-канатного бурения;
шнековые буровые установки;
роторные установки;
ручное оборудование.

Ручные агрегаты – перфораторы функционируют при помощи сжатого воздуха, исходящего от компрессоров, и используются для твердых и мерзлых грунтов. Они бывают ручными, колонковыми или телескопическими. Рабочий орган такого инструмента – бур, обладающий ступенчатым профилем, необходимым для снижения сил трения.

Что касается ударно-канатных установок, то относительно простая конструкция такого оборудования способна обеспечить высокий рабочий ресурс. Единственным недостатком таких агрегатов является низкая скорость работы, а при прохождении водоносных горизонтов может потребоваться дополнительная обсадка трубами больших диаметров, что повысит стоимость разработки. Конструктивно установка такого типа состоит из:

опорной треноги с блочком;
приводного механизма;
снаряда желонка.

Ударно-канатное оборудование очень простое в использовании и является одним из первых, которое начали разрабатывать для данных целей.

Шнековые установки состоят из шнека (винта), который обеспечивает подъем разрыхленных грунтовых масс. При этом длина штанги со шнеком составляет обычно не более 3 метров, а для дальнейшего наращивания используется специальная резьба. Бурить можно как вручную, так и механическим способом. После нескольких оборотов рабочий инструмент извлекается для того, чтобы удалять остатки раздробленных грунтов. По сравнению с канатными агрегатами, такие отличаются значительно большей производительностью, однако недостатком является необходимость постоянно доставать инструмент для очистки.

Также особого внимания заслуживает бурение с промывкой – оно осуществляется с помощью специального оборудования, которое позволяет быстро подымать разрушенные грунты при помощи потоков жидкости – промывка при этом может быть прямой или обратной. Такие установки являются очень производительными и быстрыми в работе, однако и стоимость их значительно выше.

Существуют и другие виды буровых установок – они используются в зависимости от типа грунта, условий эксплуатации, а также функционального назначения скважин, которые необходимо пробурить.