Назначение и устройство буровых машин и механизмов (стр. 2 из 6)

Буровая вышка – это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещение бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25-36м.) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Различают два типа вышек: башенные и мачтовые. Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную пирамиду (четырехгранную) решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги, ворота, балкон верхнего рабочего, подкронблочная площадка, козлы, поперечные пояса, стяжки, маршевая лестница.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространенны.

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Основные параметры вышки – грузоподъемность, высота, емкость «магазинов», размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.

Грузоподъемность вышки – это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины.

Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность СПО. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличивается. Так для бурения скважин на глубину 16-18м, глубину 2000-3000м – высоты – 42 м и на глубину 4000-6500м -52м.

Емкость магазинов показывает какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168ммм может быть размещена в них. Практически вместимость магазинов показывает на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады, с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации СПО. Размер верхнего основания вышек составляет 2*2м. или 2,6*2,6, нижнего 8*8 или 10*10м.

Общая масса буровых вышек составляет нескольких десятков тонн.

3.3 Буровые насосы и циркуляционная система

Буровые насосы (рис.2) предназначены для подачи под давлением промывочной жидкости в скважину. Для бурения применяют только горизонтальные приводные двух- и трехцилиндровые поршневые насосы. При вращении вала 7 с кривошипом в шатун 5, совершая колебательное движение, приводит в движение крейцкопф 4, движущийся возвратно-поступательно в прямолинейном направлении, и связанный с ним при помощи штока 3 поршень 12, который совершает движение внутри цилиндра 12, который совершает движение внутри цилиндра 2. Всасывающие клапаны 11 соединены (с нагревательными) при помощи всасывающего трубопровода 8, снабженного фильтром 9, приемным чаном 10. Нагнетательные клапаны 13 соединены с нагревательным компенсатором 1 и напорной линией 14. При движении поршня вправо в левой части цилиндра создается разряжение, под давлением атмосферы жидкость из приемного чана 10 поднимается по всасывающему трубопроводу 8, открывает левый всасывающий клапан 11 и поступает в цилиндр насоса. В то же время в правой полости в цилиндр жидкость накапливается (вытесняется) в напорную линию через правый нагнетательный клапан 13. Левый нагнетательный клапан 13 и правый всасывающий 11 при этом закрыты. При обратном движении поршня всасывание происходит в правой полости цилиндра, а нагнетание – в левой.

Рис.2 - Схема работы двухцилиндрового бурового насоса:

1- компенсатор; 2- цилиндр; 3-шток; 4-крейцкопф; 5-шатун; 6- кривошип; 7-вал; 8-всасывающий трубопровод; 9-фильтр; 10-приемный чан; 11-всасывающие клапаны; 12-поршень; 13-нагнетательные клапаны; 14-напорная линия

Циркуляционная система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает систему отвода использованного раствора (желоба 20 от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8 шланговый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину.

3.4. Способы очистки и приготовления промывочной

жидкости.

Приготовление бурового раствора – это получение промывочной жидкости с необходимыми свойствами в результате переработки исходных материалов и взаимодействия компонентов.

Организация работ и технология приготовления бурового раствора (БР) зависит от его рецептуры, сочетания исходных материалов и технического оснащения. Рассмотрим их на примере приготовления глинистого раствора. Такой раствор приготовляют либо централизованно на глинозаводе, либо непосредственно на буровой. Централизованное обеспечение БР целесообразно при длительном разбуривании крупных месторождений и близком расположении буровых, когда для проводки скважин требуются растворы с одинаковыми или близкими параметрами. На глинозаводах в гидромешалках объемом 20-60 куб. м. приготовляют 400-1000 куб. м. глинистого раствора в сутки. Доставляют его на буровую по трубопроводу, в автоцистерне или на специальных судах.

При большой разбросанности буровых, сложности доставки готового раствора на них, потребности в растворах с различными параметрами целесообразно готовить глинистые растворы непосредственно на буровой. Для этого в настоящее время буровые оснащают блоком приготовления бурового раствора из порошковых материалов.

Блок приготовления БР из порошкообразных материалов состоит из двух бункеров общим объемом 42 куб. м., системы подачи глинопорошка и гидравлического смесителя. При подачи воды с большой скоростью через патрубок в смесительной камере создается разряжение и в нее из воронки гидросмесителя поступает глинопорошок. Образовавшееся смесь поступает в емкость, откуда направляется в запасные доводки раствора. Производительность гидросмесителей достигает 80 куб м. раствора в час.

Готовый БР через напорный рукав, присоединенный к неподвижной части вертлюга, закачивается в бурильную колонну буровыми насосами. Пройдя по бурильным трубам вниз, он с большой скоростью проходит через отверстия в долоте к забою скважины, захватывает частички породы, а затем поднимается между стенками скважины и бурильными трубами. Отказываться от его повторного использования экономически нецелесообразно, а использовать без очистки вновь нельзя, так как в противном случае происходит интенсивный образовательный износ оборудования и бурильного инструмента, снижается удерживающая способность БР, уменьшаются возможности выноса новых крупных обломков породы.

Через систему очистки необходимо пропускать и вновь приготовленные растворы, так как в них могут быть комочки нераспустившейся глины, непрореагировавших химреактивов и других материалов.

Очистка промывочной жидкости осуществляется за счет естественного выпадения частиц породы в желобах и емкостях, так и принудительно в механических устройствах (виброситах, гидроциклонах и т.д.) Использованный БР из устья скважины 1 через систему желобов поступает на расположенную наклонную и вибрирующую сетку вибросита 3. При этом жидкая часть раствора свободно проходит через ячейки сетки, а частицы удерживаются на стенке и под воздействием вибрации скатываются под уклон. Для дальнейшей очистки БР с помощью шламового насоса 7 прокачивается через гидроциклоны 4, в которых удается отделить частицы породы размером до 10-20 мкм. Окончательная очистка раствора от мельчайших взвешенных частиц породы производится в емкости 6 с помощью химреагентов, под действием которых очень мелкие частицы как бы слипаются, после чего выпадают в осадок.

При отстаивании в емкостях 6 и 8 одновременно происходит выделение растворенных газов из раствора.

Очищенный БР насосом 9 по нагнетательному трубопроводу 10 вновь подается в скважину. По мере необходимости в систему вводится дополнительное количество свежеприготовленного раствора из блока 5.

4 Подготовительные работы к бурению.

По окончании монтажа бурового оборудования и строительства привышечных сооружений БУ принимается специально созданной комиссией. Буровой мастер вместе с бригадой проверяют правильность и качество строительно-монтажных работ. Для предупреждения возможных несчастных случаев в процессе бурения. Особое внимание должно быть уделено проверке безопасности условий работы.

Электрическое оснащение БУ должно быть выполнено в соответствии с существующими нормами. Оборудование должно быть исправным и безопасно работать. Приемка оборудования и сооружений оформляется соответствующим актом. Затем буровая бригада начинает подготовительные работы для бурения. Прежде всего производится оснастка талевой системы, монтаж и опробование объекта в малой механизации.

Сооружение скважины начинают с установки шахтового направления для укрепления устья скважины от обвалов и размыва промывочной жидкостью. При устойчивых породах шахтовое направление устанавливают в процессе работ по сооружению вышки. Для этой цели роют шахту глубиной 4-5м, в которой устанавливают направление из труб. Центр направления должен совпадать с центром вышки по ее нижней раме; кроме того, направление должно быть выверено на вертикальность при помощи отвеса. В случаях, когда у поверхности залегают неустойчивые породы, бурят направление при помощи ротора до глубины 15-20м. После того в пробуренную скважину опускают направление из труб, центрируют его и заливают пространство между стенками скважины и направлением цементом. Верхний конец направления должен доходить до желоба, по которому буровой раствор направляется в циркуляционную систему.