Буровая установка представляет собой комплекс наземного оборудования, используемый для бурения и крепления скважин и шахтных стволов. Состав механизмов сооружения и конструкция определяется способом и условием бурения и назначением скважины.
Виды установок
Буровые установки применяют не только на суше, но и в воде. Они часто могут выполнять несколько разных видов работ. Для бурения определенной скважины выбирают установку по допустимой нагрузке на крюк. Нагрузка не должна превышать вес (в воздухе) самой тяжелой обсадной колонны. Выбирая модель оборудования и размер, необходимо учитывать климатические, геологические, дорожно-транспортные и энергетические условия. В соответствии с этими данными выбирают тип привода (электрический либо дизельный) и схему монтажа. Существует много подходов к классификации установок для бурения. Их можно подразделять по:
Дислокации: плавучие и наземные. Плавучие бывают:
- ПББУ (полупогружная);
- МСП (морская стационарная);
- СПБУ (самопогружная)
Способу передвижения: несамоходные и самоходные.
Виду работ:
- для разработки месторождений: газа, нефти и подземных вод;;
- для глубинных геологических исследований.
Последние, в свою очередь, делятся на разборные и неразборные. Разборные (мелкоблочные и крупноблочные) используются для сооружения скважин глубиной до 10000 м.
Размеры буровых сооружений различны. Это могут быть небольшие станки, управление и монтаж которыми могут осуществлять два человека, или огромное оборудование, смонтированное на стальных вышках и обслуживаемые бригадой специалистов.
Подразделяются буровые установки и по виду разбуриваемой породы. На участках, перекрытых осадочной мощной толщей и твердыми породами, бурение скважин проводят при помощи следующего оборудования:
- шнековая (для мягкого грунта);
- ударно-канатная (применяется очень редко, только для разведочного бурения);
- вращательная (в непродуктивных отложениях);
- станки «Эмпайр» (при разведке бокситовых месторождений для бурения на глубину 9−12 м рыхлых отложений).,
Можно классифицировать по способу бурения. Но главный параметр классификации — грузоподъемность, определяющая конструкцию и характеристику входящего энергетического и бурового оборудования. Грузоподъемность зависит от нагрузок при подъеме и спуске бурильной и обсадной колонны и от нагрузок.
Имеется два параметра характеристики буровых машин:
- Номинальная грузоподъемность, которую определяют длительностью использования оборудования.
- Максимальная грузоподъемность — определяется кратковременными перегрузками установки.
Разница между максимальной и номинальной грузоподъемностью с ростом глубины скважины увеличивается. В связи с тем, что при бурении глубокой скважины возможна кратковременная перегрузка, оборудование должно быть больше, чем при работе с неглубокой скважиной.
По грузоподъемности номинальной установки для эксплуатационного и разведочного бурения подразделяют на пять классов. При наличии большого разнообразия конструкций и глубин скважины, различных целей и условий, нельзя удовлетвориться одним типоразмером установки. Поэтому согласно ГОСТу, оборудования различаются по допускаемой нагрузке на крюк.
Конструкция
Комплект буровой установки состоит из:
- вышки, где размещены бурильные трубы и подвешена талевая система;
- подъемно-спусковое оборудование;
- силовой привод;
- насосы для прокачивания промывочных жидкостей;
- механизмы для механизации и автоматизации спускоподъемных операций;
- металлическое основание, на котором монтируется оборудование.
Бурение сопровождается спуском бурильной колонны и ее подъемом и поддерживанием на весу. Состоит оно из:
- буровой лебедки;
- талевой системы
- вышки.
Буровая вышка
Работа буровой вышки включает в себя спуск в скважину и подъем колонны и обсадных труб, а также удержание во время бурения колонны на весу. В вышке размещены бурильные трубы, талевая система, оборудование для бурения.
Различают буровые вышки по высоте, грузоподъемности и конструкции. Высота напрямую зависит от глубины скважины. По конструкции вышки бывают:
- мачтовые — нагрузка на или 1 или 2 опоры;
- башенные — нагрузка на 4 опоры.
Буровая лебедка — устройство, предназначенное для спуска, удержания на весу и подъема бурильной колонны. В некоторых случаях ее используют для передачи мощности к ротору от двигателя и для подтягивания груза.
Лебедка — один из основных агрегатов установки для бурения. Она состоит из:
- сварной рамы с установленными на ней подъемными и трансмиссионными валами;
- гидравлического и ленточного тормозов;
- пульта управления.
Буровые лебедки различаются наличием валов. Они бывают: одно-, двух- и трёхзальные. Валы связаны между собой цепной передачей.
Основной вал лебедки (в некоторых случаях единственный) — подъемный. На нем монтируются:
- ленточный тормоз;
- звездочки цепной передачи;
- муфта, соединяющая гидравлический эклектический тормоз с валом
- барабан для набивки талевого каната.
Промежуточный и трансмиссионный валы осуществляют связь между приводом лебедки и подъемным валом.
Талевая система
В состав талевой системы входят:
- подвижная часть: талевый канат, талевый блок, штропы и крюк;
- неподвижная часть — кронблок.
Талевая система установки преобразует вращательное движение лебедочного барабана в поступательное вертикальное движение крюка и уменьшает нагрузку на канат. Талевый канат пропускается через канатные шкивы талевого блоки и кронблока, один конец крепится неподвижно, другой (ходовой) крепят к барабану лебедки.
Кронблок — представляет собой раму со смонтированной на ней осью, опорой и шкивами.
Талевые блоки — сварной корпус, в котором размещены шкивы и подшипниковые узлы. Талевые блоки, применяемые в буровых установках, бывают двух типов:
- блок для механизации и автоматизации, спускоподъемных с подвешенным автоматическим элеватором;
- крюкоблок для ручной расстановки свечей.
В талевых системах установок для бурения применяют шестипрядные круглые канаты двойной свивки тросовой конструкции. Канаты бывают прямой свивки и крестовой. При крестовой — проволоки вьются в одну сторону, а пряди — в другую.
Роторные буровые установки
Если уже известно, какую породу и где надо бурить, важно правильно подобрать тип вращателя. Он может быть роторным, шпиндельным и подвижным. Сегодня шпиндельные установки теряют свою популярность. Роторная установка подходит для участков средней твердости и мягких пород.
Новым стандартом можно назвать подвижный вращатель. Он отлично подходит для бурения на большой и на малой глубине.
Благодаря твердосплавной или алмазной коронке породоразрушающего инструмента буровая установка может работать даже с самой крепкой породой.
