Вращательный способ бурения. При данном способе породы

Вращательный способ бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом. Турбобур это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

Турбобур типа ТВШ со вставным шпинделем 1 – вал; 2 – корпус; 3 – ротор; 4 – статор

Винтовой забойный двигатель Основными элементами винтового двигателя является статор и ротор. Статор изготовлен нанесением специальной резины на внутреннею поверхность стального корпуса. Внутренняя поверхность статора имеет вид многозаходной винтовой поверхности. А ротор изготовляют из стали в виде многозаходного винта. Количество винтовых линий на одну меньше, чем у статора. Благодаря тому что ротор расположен в статоре с эксцентриситетом, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей – шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, за счет чего создается вращающий момент, передаваемый долоту.

Винтовой забойный двигатель 1 – переводник; 2 – корпус двигательной секции; 3 – старотор; 4 – ротор; 5 – карданный вал; 6 – корпус шпинделя; 7 – торцовый сальник; 8 – многорядный радиально упорный подшипник; 9 – радиально резино металлическая опора; 10 – вал шпинделя

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида. Инструмент используемый при бурении, подразделяется: n Основной (долота); n Вспомогательный (бурильные трубы; бурильные замки, центраторы)

Буровые долота классифицируются на три типа: n долота режуще скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота); n долота дробяще скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота); n долота режуще истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота)

Лопастные долота 1 – головка с присоединительной резьбой; 2 – корпус; 3 – лопасть; 4 – промывочные отверстие; 5 – твердосплавное покрытие; 6 – режущая кромка.

Шарошечные долота 1 – корпус с резьбовой головкой; 2 – лапа с опорой; 3 шарошка

Схема шарошечных долот с центральной (а) и боковой (гидромониторной) (б) промывкой

Алмазные и твердосплавные долота 1 – корпус; 2 – матрица; 3 – алмазные зерна

Буровые установки, оборудование и инструмент Буровая установка (БУ) это комплекс наземного оборудования (НБО – набор бурового оборудования), необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят: n буровая вышка; n оборудование для механизации спуско подъемных операций; n наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении; n силовой привод; n циркуляционная система бурового раствора; n привышечные сооружения.

Буровая установка

К привышечным сооружениям относятся: n помещение для размещения двигателей и передаточных механизмов лебедки; n насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей; n приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей; n запасные резервуары для хранения бурового раствора; n трансформаторная площадка для установки трансформатора; n площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него; n стеллажи для размещения труб.

Буровая вышка это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух трех бурильных труб между собой длиной 25. . . 36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков. Различают два типа вышек: n Башенные n Мачтовые Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка ВМ – 41 Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются: 1 ноги; 2 ворота; 3 балкон верхнего рабочего, 4 подкронблочная площадка ; 5 козлы; 6 поперечные пояса; 7 стяжки; 8 маршевая лестница.

Вышки мачтового типа бывают: 1. одноопорные 2. двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены. В конструкцию мачтовой вышки А образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 предохранительный пояс, маршевые лестни цы 16, шарнир 17. А образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэто му более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Основные параметры вышки n Грузоподъемность – это предельно допустимая верти кальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины; n Высота – определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций; n емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб) – показывает какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114. . . 168 мм может быть размещена в них; n размеры верхнего и нижнего оснований – характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спуско подъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2 х2 м или 2, 6 х2, 6 м, нижнего 8 х8 м или 10 х10 м. n длина свечи; n масса.

Оборудование для механизации спуско-подъемных операций Включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока, установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока, соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Талевая система

Схема подвешивания бурильной трубы при СПО Иногда применяют крюкоблоки совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка. На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении с помощью вертлюга, а при спуско подъемных операциях с помощью штропов и элеватора.

Буровая лебедка Предназначена: n спуска и подъема бурильных и обсадных труб; n удержания на весу бурильного инструмента; n подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т. п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Ключ АКБ-ЗМ Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении Вертлюг – это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4. В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.

Циркуляционная система буровой установки служит для сбо ра и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.

Схема циркуляции бурового раствора Она включает систему отвода использованного раствора (желоба 2) от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6, 8, шламовый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бу рового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину.

Ротор Передает вращательное движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой установлен на подшипнике стол 2 с ук репленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным колесом с одной стороны и конической шестерней с другой, кожуха 5 с наружной рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.

Силовой привод Обеспечивает функционирование всей буровой установки – он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор. Для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 2500 – 8000 м. используют установки с приводами: n (Д) – дизельный; n (ДГ) – дизельный гидравлический; n (Э) – электрический переменного тока; n (ЭР) – регулируемый (тиристорный) электропривод переменного тока с питанием от промышленных сетей; n (ДЭ) – дизельный электрический