Буровые установки глубокого бурения для скважин на воду: особенности конструкции, классификации, фото и видео

Буровые установки глубокого бурения — мощные и прочные спецмашины

Буровые установки, предназначенные для глубокого бурения, представляют собой целые комплексы колоссальных по мощности спецмашин, повышенной прочности металлоконструкций, грузоподъемных механизмов и прочей дополнительной аппаратуры. Все они связываются в единое целое и управляются с одного пульта с обширной системой средств диагностики и контроля.

Буровые установки глубокого бурения

Установки на глубокое бурение применяются для различных научных, поисковых, добывочных и строительных работ, где требуется устройство масштабных по размерам ям и скважин:

• При разведывательном и установочном сверлении нефтяных и газовых скважин на суше используется буровое оборудование с возможностью углубления в толщу земли на глубину до 1000-10000 метров. Такие установки могут быть как самоходными, так и несамоходными, использующими разные виды бурения:
  1. Вертикального направления столба получаемых отверстий,
  2. С наклонным расположением скважины,
  3. Кустовое бурение групп разведочных отверстий,
  4. Буровые работы многозабойного типа.
• Буровые установки для бурения скважин под водой, в морских глубинах, где работы осложняются отдалением устья скважины от основания буровой установки посредством толщи воды. Здесь используется несколько разных типов агрегатов с возможностью подводного бурения:
  1. Стационарные установки с наличием морской платформы,
  2. Стационарные установки с наличием гравитационной платформы,
  3. Самоподъемные бурильни,
  4. Полупогружные аппараты,
  5. Специализированные буровые суда.
• Для глубокого бурения взрывных скважин на разработках полезных ископаемых используются мощные перфораторы либо установки колонкового типа, а в труднодоступных местах кроме колонков применяются телескопные перфораторы. Эти агрегаты чаще всего устанавливают на самоходных шасси.

Особенности конструкции

Комплектация буровой установки, предназначенной для глубокого бурения, включает следующие элементы:

• Буровую вышку, оснащенную закреплением всего рабочего инструмента в талевой системе, механизмами подачи и подъема, буровыми трубами.
• Силовой блок с двигателем и приводом к подвижным органам установки.
• Оборудование подачи рабочего инструмента.
• Вращатели буровой системы.
• Лебедочную систему для обеспечения подъема и спуска бурильного оборудования.
• Насосы для прокачки и аппараты для подготовительных и очищающих работ с промывочной жидкостью.
• Сам рабочий буровой инструмент, для глубоких скважин чаще всего роторного типа.
• Металлические основания (базовые площадки) для установки всего оборудования и его блоков, а также удобной транспортировки.
• Блок управления с настроечными и контрольно-измерительными приборами.

Схема установки глубокого бурения

Устройство узлов

Наиболее мощные буровые для глубокого погружения оснащаются транспортными дизельными двигателями. Обычно это быстроходные дизели типа В2 с индексами 300А, 400А, 450, либо М-601.

В процессе монтажа на объекте обязательно выполняется настройка основных рабочих узлов:

1. Установка ротора на глубокое бурение происходит на основании стационарной буровой либо на концах рамы задней консоли транспортного шасси для агрегатов самоходного типа.
2. Привод к ротору может использоваться как общий, так и отдельный, не связанный с движением лебедки, что делается для возможности раздельного управления и исключения аварийных ситуаций.
3. Подача насосов регулируется заранее в допустимых пределах для эффективной промывки конкретной скважины.
4. Подобные установки имеют возможность регуляции насоса через коробку передач посредством изменения числа ходов.

Классификации

Бурение на большую глубину может проводиться в различных целях, для каждой из которых предусматривается специальный аппарат с возможностями погружения на соответствующую глубину, разным типом бурения, особенностями конструкции и комплектации:

1. Д, ДГ, Э — при оснащении разными источниками энергии (дизельным, дизельно-гидравлическим, электро).
2. В отношении общей конструкции – агрегатные, крупноблочные и мелкоблочные.
3. Для устройства скважин по разнотипной технологии.

Установки ДГУ и ЭУ

Дизельно-гидравлические (ДГУ) и электрические (ЭУ) установки предназначаются для постройки глубоких скважин при добыче нефти и газа. Для них возможны:

Общие принципы классификации буровых установок

Совокупность техники для проведения комплекса бурильных работ попадают под общий технический термин – классификация буровых установок. Типология оборудования различает главные параметры для эксплуатации конструкций:

• Вид работ.
• Технические параметры процесса (метод бурения).
• Используемое питание.
• Способ передвижения.
• Место применения.

Виды буровых установок

Комплекс устройства и смежных агрегатов для оборудования скважин используется в таких промышленных сферах, как:

• нефтедобывающая и газодобывающая отрасль;
• строительство;
• горнодобывающая отрасль;
• при геологоразведке.

В научных исследованиях применяются установки, модифицированные под добычу геологических образцов.

Буровые установки комплектуются в зависимости от следующих параметров:

• назначения скважины;
• с учетом климатических зон;
• параметров грунта.

В строительстве и при некоторых методах геологоразведки используют передвижные или самоходные буровые установки.

Переносные комплексы или отдельные конструкции применяются при геологоразведке в горных массивах.

В зависимости от технических параметров работ, свайные установки классифицируются по типу привода, или способом питания на следующие подгруппы:

• Дизельные – конструкции небольшой мощности, осуществляют бурение до 100 м, отличаются высокой мобильностью.
• Электрические – небольшая мощность техники позволяет в короткие сроки устанавливать артезианские скважины.
• Электрогидравлические – использование распространенного типа питания, позволяет применять технику во всех сферах.
• Дизельно-электрические – применяется в оборудовании высокой мощности для использования в твердых, горных породах на значительную глубину (до 6 тыс. м).

В зависимости от климатической зоны, агрегаты имеют категорию: плавучие буровые (предназначены для работ на воде), наземные.

Классифицирование установок по методу бурения

Для механического разрушения породы используется несколько способов бурения.

Шнековое. Технический параметр работ подразумевает резцовое разрушение породы буровым механизмом с одновременным выбросом ее на поверхность.

Шарошечное. Разрушение породы происходит ударным способом, при котором порода истирается и выносится на поверхность воздушным потоком.

Ударно-вращательный способ бурения осуществляется машинами с установленным пневматическим ударником. Выброс породы происходит за счет работы дополнительного оборудования – компрессора.

Буровая установка для скважин на воду: разновидности, преимущества, самодельные конструкции

Устройство частной скважины для загородного дома обходится владельцам недешево. Весомую долю в стоимости занимают услуги бурильщиков. Уменьшить финансовые затраты позволит буровая установка для бурения скважин – заводская или сделанная собственноручно.

Буровая установка для скважин на воду.

Виды скважинных установок для бурения

Ручные устройства применяются, если водная жила залегает неглубоко, а почва на участке мягкая. В более сложных условиях используют агрегаты с простым механическим или электрическим приводом. Независимо от того, заводские они или самодельные, требования общие – иметь хорошую производительность, формировать в земле отверстия на большую глубину.

В зависимости от способа, который используется для прохода ствола, различают такие виды бурильных машин:

1. Ударно-канатные – состоят из прочного основания с рамой. К ней на гибком тросе прикреплены рабочие инструменты – желонка или долото. Простой и надежный вариант.
2. Шнековые агрегаты – оснащены винтом, который поднимает на поверхность грунт. Простые эффективные орудия, можно использовать только человеческую силу.
3. Роторные – используются технологии сухой проходки и с промывкой. Среди бурильных установок – самый сложный и производительный вариант.

Достоинства самодельных бурильных установок

Для индивидуального использования подходят установки малых габаритов. Они легко передвигаются в любое место, в т. ч. недоступное для буровых полноценных агрегатов. Простые конструкции быстро демонтируются и так же легко собираются.

Преимущества перед профессиональными установками:

• не повреждают местность – малый вес;
• возможность использовать на ограниченных пространствах, в т. ч. в помещениях;
• работают от 220 В или автономного источника питания (ИП).

Самодельные устройства практически не ломаются, при износе детали быстро заменяются или восстанавливаются.

Бурение ударным способом

Установка должна иметь прочный гибкий трос для подъема тяжелых масс грунта, соответствовать мерам безопасности. Работа заключается в отпускании вниз с высоты бурильного снаряда, который собственным весом разрушает почву.

Порода собирается и поднимается желонкой – трубой до 2 м длины, которая снизу заточена по окружности. Имеет клапан в нижней части, который открывается при ударе в землю, пропускает ее внутрь. При извлечении желонки из скважины он закрывается, удерживая почву. Чтобы утяжелить снаряд, на него устанавливают груз.

Схема бурение ударно-канатным способом.

Рабочий процесс выглядит так:

• сооружают треногу или вышку, которая имеет сверху роликовый блок;
• начинают выборку грунта садовым буром;
• затем в отверстие сбрасывается желонка, которая пробивает его дальше;
• повторяют до заполнения снаряда, очищают от земли и продолжают процесс.

Желонка хорошо работает на несвязных почвах из песка, щебенистых, гравийных. Когда встречается супесь или суглинок, вместо нее устанавливают стакан. Это более узкий цилиндр без клапана. Плотная почва входит в него и налипает на стенки. Проходку осуществляют, меняя при необходимости желонку и стакан.

Поднимают снаряд лебедкой – без нее люди быстро устают из-за большого веса оборудования вместе с почвой. Если породы мягкие, используется только желонка. Каменистые проходят долотом, раскрошенные части затем поднимают желонкой.

Бурение шнековым способом

На мягких породах, если вода неглубоко, используют буровую установку со шнеком. Конструктивно она похожа на ударное оборудование: такая же тренога, только вместо желонки бесконечный винт. Его лопасти равномерно по спирали размещаются вдоль центральной трубы.

Снизу инструмент оснащен резаком, сверху имеет резьбу, которая служит для наращивания штангой через муфту, когда бур уходит глубже. Для подъема снаряда используют канат, перекинутый через блок наверху треноги, и лебедку.

Установку применяют для рытья колодцев и скважин, устанавливая лопасти или шнек различного диаметра. Чем шире отверстие, которое необходимо пробурить, тем меньше их количество и длина. Для разработки колодцев используют 2 лопасти, для скважин – шнек.

Вращают бур 2 человека, упираясь всем телом в длинные рычаги на трубе. Они имеют съемное крепление, позволяющее перемещать по высоте. Когда лопасти наполнятся землей, снаряд поднимают, очищают. Наращивают штангу, когда бур углубляется. Чтобы он не уходил в сторону, наверху по центру треноги устанавливают для штанги направляющую втулку.

Схема бурение шнековым способом.

Способ имеет преимущества:

• работа выполняется быстро;
• оборудование простое, легко монтируется;
• не нужны квалифицированные работники.

Недостаток метода в том, что приходится часто поднимать и очищать шнек – через 2-3 оборота его вручную невозможно провернуть.

Бурение роторным способом

Роторное бурение самое эффективное, можно проходить скважины в любых породах на самую большую глубину. Буровой снаряд через длинный вал воспринимает вращательные движения и вгрызается в почву. Способ с применением ручного привода малоэффективный, используются в подобных буровых установках электродвигатели или ДВС.

В зависимости от типа грунта на вал устанавливают разные рабочие инструменты:

• подвижную, сыпучую почву с песком и глиной проходят ложковым буром – цилиндром со спиралевидными отверстиями;
• на плотных суглинках применяется змеевиковый бур, подобный штопору;
• каменистые породы разрабатывают долотом.

Использование роторных установок для сухого бурения не позволяет добиться весомого результата. Многократно увеличиваются возможности оборудования с использованием промывки раствором.

Бурение с промывкой скважины

Мастера давно применяют способ бурения, при котором забой очищается намного быстрее. Он заключается в том, что в скважину с обсадной трубой периодически по мере продвижения вглубь подают под напором воду. Рыхлый грунт размывается и вытекает на поверхность.

Промывка скважины после бурения.

Технологию усовершенствовали и создали современные бурильные агрегаты. Даже самыми простыми из них бурят скважины на глубину более 35 м. Скорость тоже превышает возможности агрегатов других типов – 10-12 м/ч.

Оборудование состоит из таких основных узлов:

• штанги с инструментом для бурения;
• привод – электрический или другого типа;
• механизм для передачи поступательного и вращательного движения;
• помпа для закачивания воды.

Особый узел для передачи движущего момента от привода на бур – вертлюг. К его подвижной части прикрепляют буровую штангу. Специальный патрубок служит для подсоединения помпы, которая подает раствор для промывки. Он проходит через это устройство и дальше по буровой штанге в скважину. Такой способ промывки называют прямым. Грязь поднимается по скважине и вытекает.

Промывка обратным способом более эффективная. Раствор подается помпой прямо в устье скважины. Затем содержимое откачивается насосом. Водоносный пласт вскрывается при таком методе лучше, дебит воды больше. Сама технология трудоемкая и сложная.

Сборка малогабаритной буровой установки с ручным приводом

Основная часть, которая используется на всех видах устройств, – это каркас в виде треноги. Удобнее применять станок – 2 вертикальных стойки на основании и перекладина сверху. Материал любой – трубы, угольники, швеллеры и даже древесина.Главное – надежность конструкции. Рекомендуемая высота рамы – 3,3 м, чтобы использовать более длинные штанги. Верхнюю часть каркаса оборудуют блоком, через который проходит трос, закрепленный одним концом на буровом снаряде, другим – на вороте или лебедке.

Устройство самодельной шнековой малогабаритной буровой установки.

Шнековый бур делают по следующей технологии:

1. На узкую трубу длиной 1,5 м приваривают витки листового металла наподобие винта. В нижней части устанавливают остро заточенные ножи под углом к горизонтальной плоскости.
2. На верхней части предусматривают крепление для наращивания штанг. Это отверстия под стопорный палец или резьба для муфты.
3. Готовят такие же трубы с соответствующим креплением – штанги.

Другой снаряд, часто применяемый в бурильных устройствах, сделанных своими руками, желонка.

Она изготавливается таким образом:

• отрезают 1-1,2 м толстостенной трубы диаметром 110-120 мм;
• в верхней части делают окошко для удаления почвы;
• снизу вставляют клапан, сверху приваривают сетку;
• закрепляют ушки для каната;
• затачивают нижнюю кромку.

Для изготовления буровых снарядов не берут закаленную сталь – ее необходимо дополнительно шлифовать. Легированная трудно варится, поэтому самая подходящая для самодельных буровых инструментов – простая сталь. Если скважина более 30 м, стенки труб должны быть толщиной 5-6 мм.

Особое внимание уделяют клапану. Для небольшой желонки используют подходящий шар, перемещение которого ограничивается верхней и нижней шайбами. Для снаряда побольше делают лепестковый клапан – круглую дверцу на пружине.

Легкую желонку утяжеляют – заливают верхнюю часть бетоном или прикрепляют груз.

Устройство желонки с шариковым клапаном.

Изготовление установки для бурения с электрическим приводом

Ручной труд по бурению скважины под воду облегчает электрический привод. Он вместе с лебедкой грузоподъемностью не менее 1 т поднимает желонку с грунтом и штангами. Если используется мокрая проходка, вращает бур.

Специалисты рекомендуют применять электродвигатель на 2 кВт с понижающим редуктором до 70 об/мин. Подойдет и другой электромотор – на 220 или 380 В с мощностью в этих пределах.

Для роторного бурения каркас оборудуют вертикальной рельсовой колонной с 2 направляющими. На них размещают двигатель с редуктором.

Рекомендуется заранее решить, какой привод будет на оборудовании – ручной, электрический. Если выбор в пользу последнего, но сначала приобретают двигатель с редуктором и лебедку. Затем собирают вышку в соответствии с их параметрами – так легче сделать монтаж всех частей, подогнать по месту.

Для мокрого бурения используют вертлюг. Это важная деталь, которую лучше купить. Она в постоянном движении, поэтому некачественное исполнение приведет к быстрой поломке. Изготовление можно заказать только токарю высокой квалификации, который обеспечит надежность и герметичность конструкции. Используется высокопрочная сталь.

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:

1. Для бурения неглубоких скважин (до 25м) и скважин небольшого диаметра(76-219 мм) при сейсморазведке.
2. Для бурения скважин средней глубины (до 600м) – структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые
3. Для бурения глубоких скважин (до 6000м). Добыча нефти и газа, а так же для разведки новых нефтяных и газовых месторождений.
4. Сверхглубокое бурение скважин (до 15000м) для добычи нефти и газа и разработки новых месторождений.
5. Бурение скважин на воду.
6. Капитальный ремонт нефтегазовых скважин.
7. Испытания скважин на нефть и газ.

По функциональному назначению буровые установки делятся на:

1. установки для инженерно-геологических изысканий
2. установки для добычи воды, работ по водопонижению и геотермальному теплоснабжению, для различных гидрогеологических работ
3. установки для строительных работ (бурение под свайные и микросвайные основания, для установки анкеров)
4. установки для геологоразведочных работ
5. установки для сейсморазведочных работ
6. 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:

1. Поддержание бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.
2. 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.

1. 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

Буровые установки глубокого бурения

Скважину бурят при помощи буровой установки, представля­ющей собой сложный комплекс машин, механизмов, аппарату­ры, металлоконструкций, средств контроля и управления, распо­ложенных на поверхности.

В комплект буровой установки входят: вышка для подвешива­ния талевой системы и размещения бурильных труб, оборудова­ние для спуска и подъема инструмента, оборудование для подачи и вращения инструмента, насосы для прокачивания промывочной жидкости, силовой привод, механизмы для приготовления и очи­тки промывочной жидкости, механизмы для автоматизации и механизации спускоподъемных операций (СПО), контрольно-измерительные приборы и вспомогательные устройства. В комплект установки входят также металлические основания, на которых монтируется и перевозится оборудование.

Различные условия и цели бурения при наличии большого разнообразия глубин и конструкций скважин не могут быть удовлетворены одним типоразмером буровой установки, поэтому отечественная промышленность (ОАО «Уралмаш» и ОАО «Волгоградский вой техники») выпускает ряд буровых установок (БУ).

ОАО «Уралмаш» выпускает комплектные буровые установки и наборы бурового оборудования (НБО) для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 2500. 8000 м с дизельными(Д) и дизель-гидравлическим (ДГ) приводами, электрическим приводом переменного тока (Э) и регулируемым (тиристорным) электроприводом постоянного тока (ЭР) с питанием от промышленных сетей, а также от автономных дизель-электрических станций (ДЕ).

Волгоградский завод буровой техники (ВЗБТ) производит комплектные буровые установки для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 1000. 3500 м с дизельным (Д) и дизель-гидравлическим (ДГ) приводами, электрическим при­водом переменного тока (Э) и регулируемым (тиристорным) электроприводом постоянного тока (ЭП) с питанием от промышленных сетей, а также от автономных дизель-электричес­ких станций (ДЭП).

Буровую установку для бурения конкретной скважины или груп­пы скважин выбирают по допускаемой нагрузке на крюке, кото­рую не должна превышать масса (в воздухе) наиболее тяжелой обсадной колонны.

Использование установок более высокого класса, чем это тре­буется по конструкции скважины, нерационально, так как, не давая существенного повышения скорости бурения, это приводит к увеличению стоимости работ. При выборе типоразмера и модели установки данного класса следует учитывать конкретные геоло­гические, климатические, энергетические, дорожно-транспорт­ные и другие условия бурения. В соответствии с этим выбирается тип привода (дизельный, электрический и т.д.), а также схема монтажа и транспортировки буровой установки. Каждая буровая установка характеризуется схемами транспортирования, монта­жа и монтажно-транспортной базой. Установки для бурения сква­жин на нефть и газ подразделяются на самоходные и несамоход­ные. В странах СНГ бурение на нефть и газ осуществляется в основ­ном несамоходными буровыми установками.

Для несамоходных буровых установок характерны следующие три метода монтажа и транспортировки: агрегатный (индивиду­альный), мелкоблочный и крупноблочный.

Агрегатный метод заключается в индивидуальной транс­портировке и монтаже каждого агрегата установки и применя­ется, как правило, при ее первичном монтаже. Для повторного и последующего монтажа агрегатным способом установку разби­рают на агрегаты и узлы и перевозят на универсальном транспорте на новую точку бурения, где вновь монтируют оборудование и сооружения. Этот метод связан с большим комплексом трудоемких работ (строительных, плотничных, слесарных, подсобно-вспомогательных и др.), выполняемых при разборке и монтаже буровых установок на новом месте, что вызывает увеличение сроков монтажа. Поэтому агрегатный метод в настоящее время применяется редко, в основном при бурении опорных скважин, монтаже буровых установок большой грузоподъемности и при перевозке установок на большие расстояния.

Мелкоблочный метод заключается в том, что агрегаты и узлы установки перевозят и монтируют на металлических ос­нованиях. Такое основание со смонтированным на нем каким-либо узлом установки составляет мелкий блок (секцию-модуль). Число таких блоков определяется конструкцией установки, ус­ловиями разработки месторождения и географическими условиями. Обычно буровая установка расчленяется на 15. 20 мел­ких блоков, габаритные размеры и масса которых позволяют пе­ревозить их на универсальном транспорте, 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 из-за сложных природно-географических ус­ловий невозможно перевозить установки крупными блоками.

Крупноблочный метод заключается в перевозке агрега­тов и узлов установки крупными блоками на специальном транс­порте (тяжеловозах, подкатных тележках на гусеничном или пневмоколесном ходу), установке блоков на фундаменты и соедине­нии коммуникаций между ними. При этом буровую установку расчленяют на два-три блока массой 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. При перевозке таких блоков практически не нарушают­ся кинематические связи узлов установки и коммуникаций, не демонтируются укрытия, что позволяет исключить трудоемкие работы, выполняемые при других методах монтажа, такие как строительные, плотничные, слесарные и ряд подсобно-вспомога­тельных. Применение крупных блоков позволяет сократить сроки монтажа буровых установок до минимума. Однако промышленное обустройство нефтяных площадей, наличие линии высоковольт­ной передачи, железных и шоссейных дорог, а также ограниче­ния, налагаемые охраной земельных угодий, снижают возможно­сти применения этого способа, особенно в центральных районах страны. В то же время обычный и мелкоблочный методы монтажа буровых установок занимают много времени и резко снижают про­изводительность буровых установок.

Промышленностью выпускаются буровые установки, изготов­ленные так, что они могут перевозиться в зависимости от местных условий различными способами. Эти установки называются установками универсальной монтажеспособности.

Буровые вышки и оборудование для спуска и подъема бурильной колонны

Процесс бурения сопровождается спуском и подъемом бурильной колонны в скважину, а также поддержанием ее на весу. Масса инструмента, с которой приходится при этом оперировать достигает многих сотен килоньютонов. Для того чтобы уменьшить нагрузку на канат и снизить установочную мощность двигателей применяют подъемное оборудование (рис. 2.2), состоящее из вышки, буровой лебедки и талевой (полиспастовой) системы. Талевая система, в свою очередь, состоит из неподвижной части — кронблока (неподвижные блоки полиспаста), устанавливаемого наверху фонаря вышки, и подвижной части — талевого блока (подвижно­го блока полиспаста), талевого каната, крюка и штропов. Подъем­ное оборудование является неотъемлемой частью всякой буровой установки независимо от способа бурения.

Буровая вышка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, удержания бурильной ко­лонны на весу во время бурения, а также для размещения в ней талевой системы, бурильных труб и части оборудования, необхо­димого для осуществления процесса бурения. Буровые вышки раз­личаются по грузоподъемности, высоте и конструкции Буровые вышки для буровых установок завода «Уралмаш» изготавливаются следующих типовНаиболее серьезной опасностью при работе на буровых вышках является частичное или полное их разрушение. Основная причина, приводящая к падению или разрушению вышек — недостаточный надзор за их состоянием в процессе длительной эксплуатации. По этим причинам были введены изменения в правилах безопасности предусматривающие обязательные периодические проверки вышек, в том числе с полной разборкой и ревизией их деталей, а также испытания с нагружением вышек в собранном виде.

Кроме того, вышка должна подвергаться тщательному осмотру проверке каждый раз до начала буровых работ, перед спуском обсадных колонн, освобождением прихваченной бурильной или обсадной колонны, при авариях и после сильных ветров (15 м/с для открытой местности, 21 м/с для лесной и таежной местности, а также когда вышка сооружена в котловане). Вышки мачтового типа монтируются в горизонтальном положении, а затем подни­маются в вертикальное положение при помощи специальных уст­ройств. Транспортировка вышки осуществляется в собранном виде вместе с платформой верхового рабочего в горизонтальном поло­жении на специальном транспортном устройстве. При этом тале­вая система не демонтируется вместе с вышкой. При невозможно­сти из-за условий местности транспортирования вышки целиком она разбирается на секции и транспортируется частями универ­сальным транспортом.

В практике бурения кроме вышек мачтового типа продолжают использоваться вышки башенного типа, которые собираются ме­тодом сверху—вниз. Перед началом монтажа на вышечном осно­вании монтируют подъемник. После окончания сборки вышки подъемник демонтируют.

Одновременно с монтажом буровой установки и установкой вышки ведут строительство привышечных сооружений. К ним относятся следующие сооружения.

1. Редуктор (агрегатный) сарай, предназначенный для укрытия двигателей и передаточных механизмов лебедки. Его пристраивают к вышке со стороны её задней панели в направлении, противоположном мосткам. Размеры редукторного сарая определяются типом установки.

2. Насосный сарай для размещения и укрытия буровых насосов и силового оборудования. Его строят либо в виде пристройки сбоку фонаря вышки редукторного сарая, либо отдельно в стороне от вышки. Стены и крышу редукторного и насосного сараев в зависимости от конкретных условий обшивают досками, гофрированным железом, камышитовыми щитами, резинотканями или полиэтиленовой плёнкой. Использование некоторых буровых установок требуется совмещение редукторного и насосного сараев.

Буровые установки глубокого бурения — мощные и прочные спецмашины

Буровые установки, предназначенные для глубокого бурения, представляют собой целые комплексы колоссальных по мощности спецмашин, повышенной прочности металлоконструкций, грузоподъемных механизмов и прочей дополнительной аппаратуры. Все они связываются в единое целое и управляются с одного пульта с обширной системой средств диагностики и контроля.

Буровые установки глубокого бурения

Установки на глубокое бурение применяются для различных научных, поисковых, добывочных и строительных работ, где требуется устройство масштабных по размерам ям и скважин:

• При разведывательном и установочном сверлении нефтяных и газовых скважин на суше используется буровое оборудование с возможностью углубления в толщу земли на глубину до 1000-10000 метров. Такие установки могут быть как самоходными, так и несамоходными, использующими разные виды бурения:
  1. Вертикального направления столба получаемых отверстий,
  2. С наклонным расположением скважины,
  3. Кустовое бурение групп разведочных отверстий,
  4. Буровые работы многозабойного типа.
• Буровые установки для бурения скважин под водой, в морских глубинах, где работы осложняются отдалением устья скважины от основания буровой установки посредством толщи воды. Здесь используется несколько разных типов агрегатов с возможностью подводного бурения:
  1. Стационарные установки с наличием морской платформы,
  2. Стационарные установки с наличием гравитационной платформы,
  3. Самоподъемные бурильни,
  4. Полупогружные аппараты,
  5. Специализированные буровые суда.
• Для глубокого бурения взрывных скважин на разработках полезных ископаемых используются мощные перфораторы либо установки колонкового типа, а в труднодоступных местах кроме колонков применяются телескопные перфораторы. Эти агрегаты чаще всего устанавливают на самоходных шасси.

Особенности конструкции

Комплектация буровой установки, предназначенной для глубокого бурения, включает следующие элементы:

• Буровую вышку, оснащенную закреплением всего рабочего инструмента в талевой системе, механизмами подачи и подъема, буровыми трубами.
• Силовой блок с двигателем и приводом к подвижным органам установки.
• Оборудование подачи рабочего инструмента.
• Вращатели буровой системы.
• Лебедочную систему для обеспечения подъема и спуска бурильного оборудования.
• Насосы для прокачки и аппараты для подготовительных и очищающих работ с промывочной жидкостью.
• Сам рабочий буровой инструмент, для глубоких скважин чаще всего роторного типа.
• Металлические основания (базовые площадки) для установки всего оборудования и его блоков, а также удобной транспортировки.
• Блок управления с настроечными и контрольно-измерительными приборами.

Схема установки глубокого бурения

Устройство узлов

Наиболее мощные буровые для глубокого погружения оснащаются транспортными дизельными двигателями. Обычно это быстроходные дизели типа В2 с индексами 300А, 400А, 450, либо М-601.

В процессе монтажа на объекте обязательно выполняется настройка основных рабочих узлов:

1. Установка ротора на глубокое бурение происходит на основании стационарной буровой либо на концах рамы задней консоли транспортного шасси для агрегатов самоходного типа.
2. Привод к ротору может использоваться как общий, так и отдельный, не связанный с движением лебедки, что делается для возможности раздельного управления и исключения аварийных ситуаций.
3. Подача насосов регулируется заранее в допустимых пределах для эффективной промывки конкретной скважины.
4. Подобные установки имеют возможность регуляции насоса через коробку передач посредством изменения числа ходов.

Классификации

Бурение на большую глубину может проводиться в различных целях, для каждой из которых предусматривается специальный аппарат с возможностями погружения на соответствующую глубину, разным типом бурения, особенностями конструкции и комплектации:

1. Д, ДГ, Э — при оснащении разными источниками энергии (дизельным, дизельно-гидравлическим, электро).
2. В отношении общей конструкции – агрегатные, крупноблочные и мелкоблочные.
3. Для устройства скважин по разнотипной технологии.

Установки ДГУ и ЭУ

Дизельно-гидравлические (ДГУ) и электрические (ЭУ) установки предназначаются для постройки глубоких скважин при добыче нефти и газа. Для них возможны:

• Бурение скважин глубиной до 2500 и даже 8000 метров.
• Механизация, автоматизация и полный контроль всех особо трудоемких процессов технологий бурения.
• Возможность получать питание от собственной станции либо от промышленной сети с наличием собственных трансформаторов.
• Универсальность конструкции для возможности транспортировки как в полной сборке, так и отдельными блоками.

ВАЖНО! Преимуществами установок ДГУ и ЭУ являются возможность бурения кустовым методом и повышенная степень механизации всех рабочих процессов.

Установки К

Буровые типа К – это аппараты, используемые для бурения кустовых скважин, то есть для создания отверстий, устья которых расположены близко друг от друга (в пределах одной стройплощадки). Используются на территориях акваторий, поселений, а также в определенных климатических и погодных условиях.

Устройства для кустового бурения имеют следующие особенности:

• Применяются для бурения до глубины 5000 метров,
• Имеют специальные устройства для передвижения в пределах стройплощадок (напр., по направляющим в виде рельс),
• Оснащаются превенторами для герметизации устья нефтяных и газовых скважин во избежание выброса содержимого,
• Могут укомплектовываться несколькими типами вышек,
• Содержат комбинированную систему для обогрева помещений местонахождения.
• Могут выполняться в виде модулей для удобства доставки на объект.

ВНИМАНИЕ! Монтаж кустовых установок занимает значительный промежуток времени (до 15-ти суток), поэтому они используются только при больших объемах работ на одном объекте и с учетом особенностей рельефа местности (минимальных строительных затратах на строительство).

Установки БМ

Буровые установки имеют такую важную характеристику, как метод транспортировки и монтажа на объекте. В этом отношении все они делятся на три типа:

1. Агрегатные являются цельными системами и при необходимости перевозки либо транспортируются тяжелогрузами, либо разбираются на отдельные детали и заново монтируются на новом объекте.
2. Крупноблочные состоят из 2-х – 3-х крупных блоков, установленных и транспортируемых на отдельных платформах.
3. Мелкоблочные изготавливаются из 15-ти – 20-ти блоков для удобства транспортировки на универсальном транспорте.

Блочно-модульная буровая установка глубокого бурения

Крупно-и мелкоблочные установки, состоящие из модулей на отдельных платформах, еще называются блочно-модульными (БМ). У каждого вида буровых БМ есть свои преимущества: мелко-модульные проще перевозятся и используются даже в труднодоступных районах, а крупно-модульные экономят трудовые и временные ресурсы на монтажные работы.

ИНТЕРЕСНО! Существуют установки, имеющие универсальный способ монтажа, то есть оснащенные возможностями как агрегатной, так и модульной сборки.