Бурение. 2 общее пособие бурение. Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод

• Название: Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод
• Анкор: Бурение
• Дата: 24.04.2022
• Размер: 3.19 Mb.
• Имя файла: 2 общее пособие бурение.doc
• Тип: Учебно-методическое пособие; #493872
• страница: 4 из 21

1.7.Монтаж вышек башенного типа

Буровые вышки башенного типа (ВМ-41, В-41Х200, ВБ-53Х300, ВБА-54Х320, ВБА-58Х400) имеют форму усеченной пирамиды и состоят из отдельных элементов: ног, поясов, раско­сов и диагоналей. Наиболее распространенный метод монтажа вышек этого типа — метод «сверху вниз». Вышки могут со­бираться как на подвышенных основаниях, так и непосредственно на фундаментах. При этом способе сборка начинается с верхней секции, а заканчивается нижней.

На полу внутри подъемника собирают верхний пояс секции и монтируют на нем подкронблочные балки, козлы, кронблок и подкропблочпую площадку, а затем к собранному поясу подвеши­вают на мягких подвесках элементы ног секции. Собранный пояс надежно закрепляют с помощью хомутов на трубах траверсы подъемника и поднимают его па высоту одной секции. В подня­том положении продолжают сборку верхней секции: элементы ног при помощи хомутов соединяют с верхним поясом, собирают второй пояс и закрепляют диагональные тяги секции. Собранные секции устанавливают па подкладки из брусьев, уложенные па полу, и опускают траверсу подъемника б нижнее положение.

К нижнему поясу собранной секции подвешивают на мягких подвесках элементы нового пояса следующей секции. Затем ниж­ний пояс собранной секции надежно закрепляют с помощью хо­мутов на трубах траверсы, поднимают секцию на определенную высоту и приступают к сборке следующей секции, наращивая ее к предыдущей поднятой секции. Одновременно со сборкой несу­щей конструкции вышки монтируют подкронблочную площадку, балкон, маршевые лестницы, ограждения.

После окончания сборки вышки подъемник демонтируют. Раз­бираются вышки башенного типа при помощи подъемников в по­следовательности, обратной сборке. При перемещении бурового оборудования вышку башенного типа в случае благоприятных рельефных условий выгодно не разбирать, а передвигать в соб­ранном виде.

Вышечные подъемники выпускают следующих типов: ПВК-1 (подъемник Кершенбаума), ПВУ-35, ПВ2-45 и ПВЗ-35. По прин­ципу действия все подъемники одинаковы и различаются разме­рами и грузоподъемностью.
2.7. При проводке скважины параметры режимов бурения указы­ваются в геолого-техническом наряде (ГТН) — это оперативный план работы буровой бригады, определяющий тех­нологический режим и процесс бурения скважины. Он состоит из двух частей: геологической и технической.

В геологической части отражается: наименование проходимых свит и горизонтов; литологический разрез пород; предполагаемый угол падения пород; интервалы проходки с отбором керна; интер­валы глубин, где возможны осложнения (обвалы, поглощение промывочной жидкости, нефтегазоводопроявления); горизонты, против которых перфорируют колонну; конструкция скважины,

высота подъема цементного раствора; интервалы проведения ка­ротажных работ.

В технологической (технической) части по интервалам буре­ния указывают: тип и размер долот; число рейсов долота; пара­метры режима бурения (осевая нагрузка на долото, частота его вращения, подача насосов); оснастку талевого механизма; ско­рость подъема бурильной колонны, число свечей и бурильных труб, поднимаемых на той или иной передаче лебедки; интервалы и скорость проработки ствола.

Все исходные данные для составления геолого-технического наряда берут из технического проекта.

1.8.Вспомогательная лебедка

Эта лебедка предназначена для подъема и подтаскивания гру­зов с приемных мостков, а также для свинчивания и развинчива­ния бурильных и обсадных труб. Лебедка состоит из сварной ме­таллической рамы с двумя вертикальными стойками, на которых смонтированы редуктор, электродвигатель, трансмиссионный вал, колодочный тормоз с электромагнитом, катушечный вал, направ­ляющие ролики, которые закреплены в специальном кронштейне, образованном из двух планок из уголкового железа. При помощи роликов создается возможность работы канатов под необходимым углом. В полках планок имеется ряд отверстий, в которые уста­навливаются ролики в зависимости от необходимого направления каната. Безопасная шпилевая катушка посажена неподвижно на консольный конец катушечного вала и барабана. При монтаже лебедка устанавливается на основание и закрепляется с помощью болтов.

2.8.Инструктивно-технологическая карта — документ, помогающий буровой бригаде обеспечить скоростной процесс про­ходки скважины. Она разрабатывается для уточнения рекоменда­ций гсолого-технического наряда по отработке долот и составля­ется па основе обобщения передового опыта работы отдельных вахт и буровых бригад. С учетом анализа фактических результа­тов отработки долот по отдельным стратиграфическим горизон­там проектируют оптимальный режим бурения, обеспечивающий скоростную проходку скважины.

При разработке карты проектируется рациональный ба­ланс времени проходки отдельных стратиграфических горизонтов и скважины в целом, определяется скорость бурения. Для систе­матического контроля за ходом проводки скважины и выполне­ния заданной по инструктивно-технологической карте скорости составляется технологический график.

Инструктивно-технологическую карту дополняют инструктив­ными картами передовых приемов работы при выполнении от­дельных трудоемких операций (спуско-подъем, наращивание, смена долота).

Карты разрабатывают на основе изучения опыта передовых вахт, выявления лучших трудовых приемов. При разработке реко­мендаций приводят схемы рациональной расстановки рабочих, организации рабочего места, описание движения исполнителей. Соблюдение этих рекомендаций позволяет значительно повысить выполнение норм времени.

1.9. Буровые установки с дизельным приводом

Более 50 % всех установок в нашей стране работает с дизель­ным приводом. Их используют для бурения разведочных и экс­плуатационных скважин различных глубин в районах, где отсут­ствует электроэнергия. Технический уровень силовых приводов буровых установок постоянно возрастает, увеличивается их на­дежность и мощность. Если в 40-х годах максимальная мощность дизелей, применяемых в бурении, не превышала 150 кВт, то в на­стоящее время мощность дизелей достигает 740 кВт. Увеличилось и число дизелей в приводе. Для освещения и питания электро­энергией малых двигателей, приводящих в работу механизм при­готовления и очистки буровых растворов, центробежные насосы, компрессор пневмосистемы, каждая буровая установка укомплек­тована электростанцией мощностью 100—250 кВт (в зависимости от класса установки).

Как правило, такие станции устанавливаются в силовом отде­лении и обслуживаются дизелистами.

Установка БУ2500 (БУ80БрД) предназначена для бурения эксплуатационных и разведочных скважин глубиной до 2500 м как роторным, так и турбинным способом в различных условиях при температуре от -40 до 50 °С. Для обеспечения быстрого мон­тажа и удобства транспортировки основное и вспомогательное оборудование ее располагают па металлических основаниях. Они образуют следующие блоки: вышечный, силовой, трансмиссион­ный, два насосных и энергетический. Вышечный блок с вышкой, лебедкой, ротором, вспомогательной лебедкой, ключом АКБ-ЗМ представляет собой единый крупный блок. Силовой, трансмиссион­ный и два насосных блока, соединенные между собой специаль­ными хомутовыми креплениями, образуют второй крупный блок — насосно-приводной.

Установка БУ3000БД в блочном исполнении предназначена для бурения скважин глубиной до 3000 м. Оборудование ее мон­тируется на четырех металлических основаниях — блоках: вышечно-лебедочпом высотой 3,7 м; силовом высотой 2 м; двух на­сосных, соединенных вместе, высотой 0,66 м.

На вышечно-лебедочном блоке при помощи шарнирного со­единения установлены А-образная вышка, лебедка, ротор, ключ и вспомогательная лебедка. На вышке расположен шестишкивный кронблок. Установка оснащена механизмом АСП-3. Имеется по­воротный кран. На основании высотой 2 м установлены три дви­гателя, механизм подачи долота и два компрессора. Первый бу­ровой насос и два дизель-генератора расположены на третьем основании, а второй насос и двухдизельный силовой блок — на четвертом основании.

Конструкция силовых агрегатов и компоновки трехдизельного блока привода обеспечивают:

привод лебедки от любого из трех двигателей трехдизельного привода или одновременно от трех или двух дизелей;

привод лебедки при обратном ходе от любого из трех двига­телей;

привод первого бурового насоса от двух любых двига­телей;

одновременный привод ротора и первого насоса;

одновременный привод ротора и двух насосов;

привод компрессора.

Привод второго насоса осуществляется от двух спаренных двигателей.
2.9. БУРЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ЗАБОЙНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

При бурении скважины долото вращается либо ротором, вра­щающим бурильную колонну с поверхности земли, либо двигате­лями, которые расположены в нижней части бурильной колонны над долотом. Двигатели могут быть гидравлическими, пнев­матическими или электрическими. К гидравлическим двигателям относятся многоступенчатые турбины, называемые турбобу­рами.
Турбобуры

Впервые в 1923 г. для бурения скважин был применен турбо­бур советского инженера М. А. Капелюшникова. Турбобур пред­ставлял собой одноступенчатую турбину с частотой вращения 2000—2500 об/мин. Для снижения частоты вращения до 200 об/мин использовался планетарный редуктор. В 1935 г. инженерами П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым, М. Т. Гусманом и Р. А. Иоан-песяном были разработаны турбобуры с шарикоподшипниковой и резинометаллической осевыми опорами. С 1946 г. началось широ­кое внедрение турбинного бурения.

Турбобур — забойный гидравлический двигатель, предназначен­ный для бурения скважин в различных геологических условиях. В него входят две группы деталей (рис. VI.1): вращающиеся и невращающиеся. К невращающимся относятся переводник Д кор­пус 2 с кольцами пяты 4, диски статора 6, средняя опора и нип­пель 8. Вращающиеся детали: вал 3, диски роторов 7 и пята 5. Число ступеней турбины колеблется от 100 до 350.

Каждая ступень представляет собой два диска с лопатками: один диск — ротор— укреплен на валу турбобура, второй —ста­тор. Лопатки статора и ротора расположены под углом друг к другу, вследствие чего поток жидкости, поступающей под углом из каналов статора на лопатки ротора, меняет свое направление и воздействует на них. Создаются силы, стремящиеся повернуть на­ходящийся на валу ротор в одну сторону, а закрепленный в кор­пусе диск статора —в другую сторону. Далее поток жидкости из каналов ротора вновь поступает на лопатки статора ниже распо­ложенной ступени, где опять изменяется направление потока. На роторе второй ступени также возникают силы, создающие актив­ный крутящий момент, и т. д.

Буровой раствор, попадая в турбобур, проходит через все его ступени и подводится к долоту. Активный крутящий момент, со­здаваемый каждым ротором, суммируется на валу, а реактивный момент на лопатках дисков статора суммируется на корпусе тур­бобура. Оба момента —активный и реактивный —равны по вели­чине и противоположны по направлению. Реактивный момент пе­редается колонне, а активный долоту. Турбобуры имеют диаметр от 104 до 240 мм с числом ступеней от 25 до 350.

Конструкции турбобуров весьма разнообразные: односекцион-ные, многосекциоппые, высокомоментные, редукторные, шпиндель­ные и укороченные.

Односещионные турбобуры Т12МЗ выпускают диаметрами 240, 212, 195 и 172 мм с числом ступеней 100—120, собранных в одном корпусе. Рсзинометаллическая пята располагается у них в верх­ней части. При бурении наклонных скважин для ориентированного искривления используют более короткие односекционные турбо­буры с числом ступеней 30—60.

Многосекционные турбобуры типа ТС состоят из двух и более последовательно соединенных между собой секций, каждая из которых соби­рается в отдельном корпусе вместе с валом и имеет 100 и более ступеней. Валы секций соеди­нены конусно-шлицевыми муфтами. У секцион­ного турбобура одна общая опора располага­ется .в нижней секции. Конструктивно нижняя секция отличается от односекционпого турбо­бура тем, что корпус в верхней части снабжен переводником с конической резьбой, а на верх­ней части вала имеется соединительная полу­муфта. Положение роторов относительно статоров регулируется с помощью кольца, установленного между турбиной и осевой пятой.

Шпиндельный турбобур используется с целью уменьшения потерь бурового раствора через нижний подшипник-ниппель при бурении с гид­ромониторными долотами, для которых необхо­димо большое давление раствора при выходе его из турбобура. К нижней части турбобура при­соединяется на резьбе отдельная секция — шпин­дель, имеющая осевую пяту и радиальные под­шипники для снижения потери раствора через зазоры между валом и подшипником корпуса. Шпиндельные турбобуры выпускают диамет­рами 240, 195, 185, 172 и 164 мм.

Шпиндель представляет собой вал, укреп­ленный в корпусе на двух радиальных подшип­никах. Для восприятия осевых нагрузок имеется резинометаллическая пята, которая состоит из набора стальных дисков и резинометаллических подшипников. Корпус шпинделя присоединяется к нижней турбинной секции через переводник, а вал — через муфту так же, как секции соеди­няются между собой.

Секционные турбобуры унифицированы и могут использоваться со шпинделем как одно-или многосекционные.

Турбобуры типа А имеют изменяющуюся ха­рактеристику при постоянном расходе жидкости. Перепад давления на турбине уменьшается в за­висимости от нагрузки на долото и изменяюще­гося при этом тормозного момента. Вместо ре­зинометаллических опор и подшипников исполь­зуются шарикоподшипники.

Пята турбобура расположена в нижней части и представляет собой десятирядный шарикоподшипник, который работает в среде бурового раствора, поэтому для защиты от абразивных частиц устанавливаются сальники. Турбобуры типа А выпускают диамет­рами 240, 195 и 164 мм, они имеют шифры: А9К5Са, А7Н4С и А6КЗС. Число ступеней достигает 240. В нижней секции размеща­ются ПО ступеней, остальные — в верхней. Для создания оптималь­ных условий работы долота и обеспечения повышенного крутя­щего момента при увеличении нагрузки на долото турбобуры типа А7Н используются с редукционным клапаном, устанавливаемым над турбобуром.

Турбодолото представляет собой забойный двигатель для бу­рения скважин с отбором образцов породы (кернов). Это односек-ционный турбобур с полым валом, внутри которого размещена колонковая труба — грунтоноска для приема выбуренного керна (рис. VI.2). Грунтоноска в верхней части снабжена головкой 1 с конусной посадочной поверхностью, которой она садится в опору, закрепленную в корпусе, благодаря чему грунтоноска остается неподвижной при вращении вала. Клапан 2 служит для перепуска жидкости из колонковой трубы 3 по мере входа в нее керна и предохраняет от утечки раствора через колонковую трубу, чтобы не разрушать керн.

При наполнении трубы керном его отрывают с помощью кер-норвателя 4, находящегося в нижней части трубы. Кернорватель имеет клиновидные зубья, укрепленные на шарнирах. При входе керна в трубу зубья прижимаются к нему заостренными концами. При подъеме грунтоноски зубья принимают горизонтальное поло­жение, врезаясь в керн и отрывая его от забоя, перекрывают от­верстие в колонковой трубе, не допуская выпадения керна.

С турбодолотами используют алмазные или четырехшарошеч-ные долота, разбуривающие забой по кольцу с образованием в се­редине керна. Такие долота называются бурильными голов­ками.

Турбобур для забуривания наклонных скважин размещается в скважине под определенным углом к вертикали. Чтобы угол был возможно большим, турбобур должен иметь небольшую длину. Поэтому пользуются укороченными турбобурами с числом ступе­ней 30—60. Конструктивно они аналогичны турбобурам типа 12МЗК, но без средней опоры, так как при небольшой длине в ней нет необходимости. Лопатки турбины имеют больший угол и дру­гую форму для развития значительной мощности.

Такой турбобур соединяется с бурильной колонной с помощью кривого переводника, у которого оси верхней и нижней резьб вы­полнены под углом. Благодаря небольшой длине турбобур хорошо вписывается в искривленный ствол скважины. Мощность коротких турбобуров невелика, ввиду чего эффективность их низкая при бу­рении скважин, где необходим набор кривизны на большой длине. Для этого используют секционные турбобуры большей мощности.

Основные данные турбобуров приведены в табл. VI. 1.