Буровые установки, оборудование и сооружения 1.1. Назначение и функциональная схема буровой установки При механическом бурении буровая установка выполняет три основные функции: • грузовую, • приводную, • циркуляционную. 2 Схема буровой установки 1-долото; 2,6,7- УБТ; 3,5,8,11,12,23-переводник; 4центратор; 9-предохр. кольцо; 10-БТ; 13-ведущая труба; 14-привод; 15лебедка; 16-переводник вертлюга; 17-крюк; 18кронблок; 19-буровая вышка; 20-талевый блок; 21-вертлюг; 22-грязевый шланг, 24-стояк; 25-ротор; 26-система очистки БР; 27буровой насос. 3 Функциональная схема буровой установки Силовой привод 1 Лебедка 4 2 Насос 5 3 : Ротор 6 Вышка и талевая система Вертлюг Ведущая труба Бурильная колонна 1, 2, 3 – трансмиссии; 4 – ведущая ветвь талевого каната; 5 – манифольд высокого давления со стояком и шлангом; 6 – вкладыши ротора 4 1.2. Классификация и общая характеристика буровых установок Классификация буровых установок По конструктивному исполнению буровые установки классифицируют на: • стационарные и мобильные; • морские; • для бурения с использованием гибких труб (колтюбинговые). По назначению все БУ для бурения на нефть и газ разделены на два параметрических ряда: 1-й ряд – БУ для картировочного, структурнопоискового и геологоразведочного бурения на нефть и газ; 2-й ряд – БУ для эксплуатационного и глубокого 5 разведочного бурения. 1.2.2. Технические характеристики буровых установок БУ по ГОСТ 16293-89 подразделяются на 12 классов 6 1.2.3. Эксплуатационные и технические показатели буровых установок Основные показатели: • Надежность • Уровень исполнения технологических функций и его соответствие требованиям современной технологии • Уровень автоматизации и механизации работ • Удельный расход энергии • Относительная масса (отношение массы установки к ее грузоподъемности) • Простота обслуживания • Удобство монтажа, демонтажа и транспортирования бурового оборудования в различных условиях его использования 7 1.3. Спускоподъемный комплекс БУ 1 - буровая лебедка; 2 - кронблок; 3 - талевый блок; 4 - элеватор; 5 - клиновой захват; 6 - буровой ключ; 7 – свече-приемник; 8 - вертлюг; 9 - вышка; 10 - свеча бурильных труб; 11 - ведущая труба; 12 - шурф 8 Конструктивная схема подъемного комплекса: 1 - крюк; 2 - талевый блок; 3 -несущие ветви; 4 - кронблок; 5 -вышка; 6 - лебедка; 7 - приспособление для крепления неподвижного конца каната; А и Б -ведущая и неподвижная ветви каната; 0 - ось скважины 9 Схема буровой вышки 10 Буровые вышки Буровая вышка представляет собой металлическое сооружение над устьем скважины, предназначенное для установки талевого механизма, устройств для механизации спускоподъемных операций и размещения бурильных свечей. От технического совершенства буровой вышки существенно зависят монтажеспособность буровой установки, а также эффективность и безопасность бурения. Буровые вышки подразделяются на башенные и мачтовые. В зависимости от способа спускоподъемных операций различают буровые вышки с устройствами для ручной и механизированной расстановки свечей. 11 КРОНБЛОКИ И ТАЛЕВЫЕ БЛОКИ Кронблок и талевый блок служат для размещения неподвижной и подвижной групп свободно вращающихся шкивов, по которым проходит канат талевой системы. Вращающиеся шкивы смонтированы на подшипниках на оси, укрепленной в корпусе. По числу осей и их креплению кронблоки и талевые блоки бывают двух видов — одноосные и многоосные. В одноосных конструкциях все блоки размещают на одной оси, а подшипники монтируют в ступицах шкивов; в многоосных конструкциях оси выполняют несоосными относительно друг друга. 12 Конструктивные схемы буровых вышек Жесткость и монтажеспособность хорошо сочетаются в буровых вышках с открытой передней гранью, имеющих четыре либо две опоры и П-образную форму поперечного сечения. Башенная вышка представляет собой четырехгранную усеченную пирамиду, состоящую из четырех наклонно расположенных ног 6, связанных между собой поясами и гибкими диагональными тягами. 13 А-образная вышка 14 Вышка с открытой передней гранью Кронблок пяти шкивный с одной осью: 1 — ось шкивов; 2 — пресс-масленка; 3 — гайка; 4, 12 — опоры; 5 — ось; 6, 7 — распорные кольца; 9 — пружинное кольцо; 10 — шкив; 11 — кожух; 13 — стопорный штифт; 14 — рама 15 Талевый блок : 1 — серьга; 2 — подвеска; 3 — корпус; 4 — кожух; 5 — ось шкивов; 6 — роликоподшипники; 7 — шкив; 8 — крышка 1000 мм. 16 Крюк Литой крюк с гидроамортизатором и позиционером: 1 — захват; 2 — защелка главного рога; 3 — ствол; 4 — гайка; 5 — позиционер; 6, 9 — стопоры; 7 — корпус; 8 — подшипник упорный; 10 — диск; 11 — крышка; 12 — поршень гидроамортизатора; 13, 16 — стаканы; 14, 15 — пружины; 17 — серьга; 18, 19 — оси; 20 — пробка; 21 — крышка 17 Крюкоблок 18 В настоящее время буровые установки на максимальные нагрузки до 3,2 МН оборудуют крюкоблоками, а для больших нагрузок — крюками, шарнирно соединяемыми с талевым блоком. Крюкоблоки выполняют двух видов: с шарнирным соединением крюка с талевым блоком и с жестким соединением крюка и его захватывающей части с талевым блоком. Последнее конструктивное решение позволяет получить крюкоблок меньшей общей высоты по сравнению с вариантом шарнирного крепления крюка с талевым блоком. 19 Буровые лебедки 20 21 1.4. Буровые насосы Буровой насос служит для подачи промывочной жидкости в скважину, а также для подведения гидравлической мощности к работающему в скважине забойному двигателю или к долоту гидромониторного типа. Буровой насос состоит из двух частей – механической и гидравлической, – смонтированных на единой станине. Механическая часть предназначена для преобразования вращательного движения приводного (трансмиссионного) вала в возвратнопоступательное движение, которое передается на гидравлическую часть. 22 23 1.5. Привод буровых установок Приводом называют двигатели, передачи (трансмиссии) и системы управления, передающие энергию исполнительным органам буровой установки. Двигатели преобразуют тепловую, электрическую или гидравлическую энергию в механическую. Передачи предназначены для соединения двигателей с исполнительными органами с целью передачи энергии и согласования параметров энергетического потока двигателя с параметрами каждого исполнительного органа. Система управления предназначена для регулирования параметров привода в ручном или автоматическом режиме в зависимости от хода технологического процесса с целью реализации оптимальных технологических параметров. По назначению приводы разделяют на основной и вспомогательный. • Основным является привод основных органов (лебедка, ротор, буровые насосы). • Вспомогательный привод предназначен для привода механизмов выполняющих вспомогательные функции (механизмы циркуляционной системы, средства механизации СПО, погрузочно-разгрузочных работ и др.). 25 По конструкции приводы классифицируется в зависимости от типа используемых двигателей, способа распределения энергии, числа двигателей, а также конструкции силовой передачи (трансмиссии). В зависимости от типа двигателей, различают приводы: • дизельный, электрический, газотурбинный (для привода основных механизмов); • электрический, пневматический, гидравлический (для привода вспомогательных механизмов). По способу распределения энергии различают групповой, индивидуальный и смешанный приводы. При групповом приводе один или несколько двигателей используются для привода нескольких исполнительных механизмов. При индивидуальном - каждый исполнительный механизм имеет свой привод. На буровых установках чаще всего применяется смешанный привод. Например, если привод основных механизмов может быть групповым и индивидуальным, то привод вспомогательных чаще всего индивидуальный. По числу двигателей различают однодвигательные и многодвигательные приводы. Многодвигательные приводы практически всегда дизельные, групповые. По конструкции силовых передач различают механические, гидравлические, электрические и комбинированные передачи энергии исполнительным органам. 28 Современные буровые установки оснащены различными по назначению и мощности машинами и механизмами, действие которых обеспечивается соответствующим приводом, состоящим из двигателя, силовой передачи (трансмиссии) и аппаратуры управления. Тип привода, его компоновка и конструкция значительно влияют на технико-экономические показатели буровой установки, различают основной и вспомогательный приводы. Основным является привод буровой лебедки, насосов и ротора. Мощность его достигает 6 тыс. кВт и более. Вспомогательный привод предназначен для привода компрессоров, вибросит и глиномешалки, масляных и подпорных насосов, агрегатов для механизации спускоподъемных операций и других 29 механизмов буровой установки. Групповой привод БУ5000/320ДГУ. От него приводится лебедка 3, ротор (через лебедку, не показан) и два буровых насоса 10. Привод состоит из четырех силовых дизельных агрегатов 4 с гидротрансформаторами и цепной трансмиссии 7. На лебедку мощность передается через отдельную цепную передачу 11, на буровые насосы – через промежуточную трансмиссию и клиноременную передачу 9. В приводе применяются карданные валы 5, 30 которые облегчают монтаж оборудования за счет исключения необходимости центровки отдельных частей буровой установки. 31 Дизельный привод бурового насоса 32 1.6. Монтаж, демонтаж и транспортирование буровых установок Стационарные БУ демонтируют и перевозят блоками (крупно- и мелко блочный методы) и поагрегатно. • Агрегатный – при первичном монтаже БУ. • Мелкоблочный – агрегаты и узлы монтируют на металлических основаниях (секционные модули), для транспортировки автотранспортом или вертолетами. • Крупноблочный – несколько крупных блоков по 60120 т. 33 1.7. Выбор типа буровой установки Согласно п. 2.5.6. правил ПБ НГДП сумма статических и динамических нагрузок при спуске (подъеме) наиболее тяжелых бурильных или обсадных колонн, а также при ликвидации аварий (прихватов) не должна превышать величину параметра “Допускаемая нагрузка на крюке”. Нагрузка на крюке от максимальной расчетной массы БК и наибольшей расчетной массы ОК не должна превышать соответственно 0,6 и 0,9 ДНК. Выбор БУ должен производиться по большей из 34 указанных нагрузок.
