Буровая установка для бурения скважин на нефть и газ

Современные буровые установки для бурения на нефть и газ в России производят всего два предприятия – это «ВЗБТ» и «Уралмаш» (УЗТМ).

ОАО «Уралмаш» для работ по разведочному бурению предлагает несколько буровых установок с предельной глубиной бурения от 2,5 до 2,9 тыс.м. и грузоподъемностью до 175 т. Мобильные/передвижные установки перевозятся с помощью тягачей типа МАЗ-537 или КЗКТ-7428.

Одни из самых распространенных установок

• БУ-2500/160 ДП-БМ. Дизельный двигатель. Оснащается наклонной вышкой. Блочно-модульная конструкция.
• БУ-2900/175 ЭР-П. Электродвигатель с регулируемым приводом. Передвижная.
• БУ-2500/160 ДЭ-П. Дизель-электрический двигатель. Передвижная.

Для бурения эксплуатационных газовых и нефтяных скважин применяются блочно-модульные кустовые буровые установки с максимальной глубиной бурения до 4,5 тыс.м. и грузоподъемностью до 270 т.

• БУ-3900/225 ЭПК(ДЭП)-БМ
• БУ-4000/250 ЭПК(ДЭП)-БМ
• БУ-4500/270 ЭПК(ДЭП)-БМ

Они уже успешно работают на территориях Западной и Восточной Сибири, в Сургуте. Привод тиристорный. Способ бурения – турбинный или роторный. Питание к установкам подается от электросети переменного тока (ЭПК) или от дизель-электростанции (ДЭП) с мощностью от 1000 кВт. Температурный режим работы составляет от -45 до +40 С.

Все оборудование, как основное, так и вспомогательное, поставляется производителем в полной готовности и представляет собой модульную систему. Внутри самих буровых установок все предназначено для комфорта и удобства работы. Видеокамеры позволяют обслуживающему персоналу контролировать весь процесс бурения. Для управления предусмотрены переключатели, удобные современные джойстики с пультами управления, а не классические и привычные для бурильщика рукоятки. Очистка бурового раствора осуществляется с помощью 4-х ступенчатых, экологически чистых циркуляционных систем. Буровые установки, производимые заводом «Уралмаш» уже вышли на мировой уровень, они сертифицированы и соответствуют современному стандарту ISO9001. Самой массовой установкой на данный момент считается БУ-3900/225 ЭПК-БМ, с условной глубиной бурения до 3,9 тыс.м. и грузоподъемностью 225 тонн, привод электрический от электросети переменного тока. В ее разработке участвовали специалисты нефтяных компаний, чтобы она максимально соответствовала их требованиям. Можно с уверенностью сказать, что российские буровые установки гораздо больше подходят к нашим условиям эксплуатации, нежели зарубежные аналоги.

Основные характеристики БУ-3900/225 ЭПК-БМ

• Допускаемая нагрузка на крюке: 2250 кН
• Условная глубина бурения: 3900 м.
• Высота основания (отметка пола буровой): 7,5 м.
• Тип привода: электрический, регулируемый, от постоянного тока
• Масса буровой установки: 1100 т.
• Вышка: А-образная, секционная
• Оснастка талевой системы: 5х6
• Полезная высота вышки: 45 м.
• Номинальная длина бурильной свечи: 24-25 м.
• Основание: блочно-модульное
• Расчетная мощность лебедки на входном валу: 750 кВт
• Вертлюг
• Статическая грузоподъемность вертлюга: 2500 кН
• Максимально-допустимое давление промывочной жидкости: 32 МПа
• Ротор: Р-700 с ПКР 560М
• Расчетная мощность привода ротора: 630 кВт
• Диаметр отверстия в столе ротора: 700 мм
• Допускаемая статическая нагрузка: 2500 кН
• Насос: ВНБТ-950
• Мощность насоса: 950 кВт
• Максимальная подача: 46 л/с
• Максимальное давление: 32 МПа
• Циркуляционная система*
• Общий полезный объем циркуляционной системы: 168 куб.м.
• Количество ступеней очистки: 4

Классификация буровых установок

Разведочное и эксплуатационное бурение на нефть и на газ в нашей стране в более чем половине случаев осуществляется с помощью буровых установок с дизельным приводом. Все это потому, что работы ведутся в тех районах, где электричества отсутствует в радиусе нескольких сотен километров. Дизельный приводы постоянно совершенствуются, растет их мощность и техническая составляющая. Но кроме основного бурового инструмента, энергии требуют и обслуживающее освещение, и такие агрегаты как компрессоры, центробежные насосы. Для этих целей каждая буровая установка комплектуется дизельной электростанцией на 100-200 кВт мощности. Обслуживают их специалисты по дизельный двигателям и электрики.

ЭПК установки, т.е. те, что питаются от электросети, имеет ряд преимуществ перед дизельными аналогами. В первую очередь – это масса, которая на 20% меньше. Во-вторых – их обслуживание проще и экономически более выгодно. В-третьих – скорость бурения, она зачастую выше благодаря более высокому КПД у электродвигателей. А так же в их конструкции заметно меньше деталей, узлов и агрегатов, которые имеют свойство быстро изнашиваться в тяжелых условиях работы (в которых обычно и работает большинство наших буровых установок). Но по большому счету, отличие установок с электроприводом от дизельных заключается лишь в самом приводе и все.

Конструкция типовой А-образной буровой установки для бурения скважин на нефть и газ

Для того, чтобы перемещать вычешно-лебедочный блок со всем оборудованием и бурильными трубами в пределах куста, все установки кустового бурения оборудуются специальным механизмом, который двигает всю эту махину по рельсам. Тот же механизм отвечает за горизонтальное выравнивание собственно в процессе самого бурения.

Что касается выбора класса буровой установки, при разработке газового или нефтяного месторождения, то тут основными показателями являются сама конструкция скважины и глубина бурения по проекту.

Буровые вышки делятся на два типа: башенные и А-образные. Для прямого, визуального контроля за процессом бурения в середине любой вышки устанавливается специальный балкон. В нем дежурит один из помощников бурильщика. Кронблок монтируется на верхней площадке вышки, соединяясь талевым канатом с талевым блоком.

Современные А-образные вышки оснащаются АСП механизмом (Автомат Спуска Подъема труб). А основания вышки могут быть разными, но к ним предъявляются несколько важных требований: прочность/устойчивость, надежность при многократных транспортировках, монтажепригодность.

Основным механизмом любой буровой установки для бурения скважин на нефть и газ является буровая лебедка. Она занимается подъемом и спуском бурильных и обсадных труб и передачей вращения ротору. Место монтажа самого ротора это центр буровой площадки. Ротор передает вращение бурильной колонне при роторном типе бурения. Так же ротор удерживает на весу всю колонну бурильных и обсадных труб. А с помощью карданной передачи или с какого либо другого индивидуального привода уже ротор приводится в движение через ту самую буровую лебедку.

Буровой раствор, под большим давлением, подается в бурильную колонну с помощью вертлюга. Его подвешивают на прочный крюк и соединяют с гибким буровым рукавом, который в свою очередь подсоединен к стояку. Вообще вертлюг можно назвать промежуточным звеном между этим самым буровым рукавом, талевым блоком и буровой колонной.

Источник статьи: http://miniteh.com/articles/Obzory/Burovaya-ustanovka-dlya-bureniya-skvazhin-na-neft-i-gaz

Буровая установка

Буровая установка –один из видов нефтегазового оборудования.

Буровые установки для разработки и разведки нефтяных и газовых месторождений в общем виде включают в себя:

• Спускоподъемное оборудование (кронблок, лебедка, крюкоблок);
• Циркуляционное оборудование (буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды);
• Буровые сооружения (буровые вышки, мостики, основания вышки, стеллажи);
• Противовыбросное оборудование;
• 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

Источник статьи: http://neftegaz.ru/tech-library/burovye-ustanovki-i-ikh-uzly/141462-burovaya-ustanovka/

Схемы расположения и монтаж оборудования для бурения с ГЖС

Герметизирующие устройства

Для защиты обслуживающего персонала и поверхностного оборудования от выбросов ГЖС устье скважины должно быть герметизировано. Выбор герметизирующих устройств зависит от марки буровой установки, формы сечения ведущей бурильной трубы, конструкции скважины и ожидаемого пластового давления.

Герметизирующие устройства для бурения геологоразведочных скважин с очисткой забоя ГЖС должны удовлетворять следующим требованиям:

• надежно герметизировать устье скважины;
• сохранять герметизацию при неизбежной вибрации инструмента и несоосности вращателя буровой установки и кондуктора;
• не препятствовать подаче инструмента и его вращению; обеспечивать возможность легкой установки, снятия, а при необходимости и замены внутреннего уплотняющего элемента при спускоподъемных операциях;
• быть совместимыми с устройствами для свинчивания и развинчивания колонны, если они установлены на устье;
• иметь минимальные габариты и массу, быть простыми в изготовлении и эксплуатации.

Для бурения с применением ГЖС создано много конструкций герметизирующих устройств, как для стационарных, так и для самоходных буровых установок, однако серийно изготавливаются в настоящее время в основном герметизирующие устройства (превенторы) для бурения скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые (нефть, газ, вода, пар).

Герметизирующее устройство конструкции Алтайской ГРЭ

Рационализаторы Алтайской ГРЭ ПГО «Востказгеология» предложили устройство для герметизации устья скважины при бурении поисковых скважин.

Универсальный вращающийся превентор УВП

Внедрение устройства предложенной конструкции позволило использовать роторные станки для поискового бурения без отбора керна, при этом опробование проводилось по шламу. В случае возможных газопроявлений устьевое оборудование значительно усложняется. Кроме уплотнений, позволяющих герметизировать скважину при малых избыточных давлениях, устанавливают достаточно мощные вращающиеся превенторы.

За рубежом наибольшее распространение при бурении глубоких скважин получили превенторы фирм «Шеффер» и «Камерон», а также универсальные превенторы фирмы «Хайдрилл».

Оборудование устья скважины при бурении с ГЖС

На рис. 7.69 показана схема оборудования устья глубоких скважин, разработанная технологами Норильской КГРЭ ПГО «Красноярскгеология». В скважину опускают кондуктор и обсадную колонну, на нижней части которой укреплен подвесной башмак
длиной 2 м с сальниковым уплотнением.

Одноблочный вариант размещения оборудования при бурении с ГЖС

При бурении с ГЖС в зависимости от геолого-технических условий, проектной глубины скважин и особенностей организации работ можно применять одноблочный и двухблочный варианты размещения оборудования.

При одноблочном варианте, который используется обычно при бурении скважин до глубины 500 м, все оборудование монтируют в буровом здании, а за его пределами — компрессорную станцию, чтобы обеспечить нормальные условия работы буровой бригаде.

Двухблочный вариант размещения оборудования при бурении с ГЖС

При двухблочном варианте оборудование для генерации и нагнетания ГЖС устанавливают в специальном насосно-компрессорном блоке (НКБ).

На рис. 7.71 изображена схема оборудования при бурении глубоких скважин с очисткой забоя ГЖС (Норильская КГРЭ). Все оборудование размещается в здании буровой установки с вышкой и в здании насосно-компрессорного блока. Оборудование НКБ монтируется на стальных тракторных санях размерами 7500×3500×700 мм, клиренс саней 500 мм. Полозья оснащены подрезами против смещения саней на наклонной поверхности

Ввод коммуникаций из НКБ в буровое здание

Ввод нагнетательных и всасывающих шлангов, электрического кабеля пульта управления и троса из насосно-компрессорного блока в буровое здание выполнен через технологический люк 1 НКБ и люк 2 бурового здания (рис. 7.72).

Известен передвижной насосно-компрессорный блок на шасси прицепа МАЗ-8926, где установлены буровой агрегат УРБ-ЗАМ, дизель-электростанция, КДУ, компрессор, электрощит с пультом управления и ящик для запасных частей и инструмента. Прицеп буксируется автомобилями типа МАЗ, КрАЗ или трактором.

Ленгипротрансом совместно с ВИТРом создана пеногенераторная установка (ПГУ) на гусенично-транспортном тягаче (ГТТ), в кузове которого на общей раме установлен компрессор, дизель для привода компрессора, ресивер, система охлаждения компрессора, бак для приготовления раствора ПАВ с активатором, дозировочный насос для подачи раствора ПАВ, узел генерации ГЖС, устройства и приборы контроля расходов газа и жидкости, щит управления работой ПГУ. При работе в холодное время кузов ГТТ оборудуется специальным защитным тентом и системой обогрева, работающей за счет утилизации тепла выхлопных газов дизеля, служащего для привода компрессора.
При необходимости оборудование ПГУ, смонтированное на общей раме, может быть установлено и на другое передвижное средство, имеющее техническую возможность для его размещения.

Источник статьи: http://www.drillings.ru/shem-gjs