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: 7 из 21

Узлы буровой лебедки

Станина представляет собой металлическую сварную раму, па которой монтируются узлы лебедки. Станина предохраняет отдельные детали лебедки от повреждения и потери при транспор­тировке, а также сообщает лебедке жесткость и прочность.

Подъемный вал — главный вал буровой лебедки, а в ряде новых конструкций (например, ЛБ-750) единственный. На одном конце вала укреплена шинно-пневматическая муфта, служащая для включения лебедки. На другом конце вала смонтированы трансмиссия регулятора подачи долота и барабан муфты включения вспомогательного тормоза. В средней части подъемного вала между коренными подшипниками напрессован и закреплен на шпонке барабан. Он состоит из бочки и дисков. Наружная по­верхность барабана гладкая или с канавками под определенный диаметр талевого каната. С обоих концов барабана к дискам крепятся тормозные шкивы, поверхность которых даже при нали­чии вспомогательных тормозов во время торможения нагревается до температуры, в ряде случаев превышающей 900 °С. Соответ­ственно к этим деталям лебедки предъявляются большие требо­вания.

Трансмиссионныйвал трехвальной лебедки 'Предназна­чен для приема одной скорости от силового привода и передачи двух и более скоростей промежуточному валу и в отдельных мо­дификациях одной высокой скорости на подъемный вал. В лебед­ках, имеющих коробку передач, трансмиссионный вал передает подъемному валу вращение через одну или несколько передач и через специальную передачу—вращение ротору. Этот же вал используется для присоединения к лебедке регулятора подачи долота. У лебедок У2-5-5 он выполняет функции только катушеч­ного вала при вспомогательных работах.

Промежуточныйвал устанавливается только на трех-вальных лебедках. Его иногда называют катушечным в связи с тем, что на его концах расположены катушки, применяемые во время проведения вспомогательных работ и работ по раскреп­лению и свинчиванию бурильных труб при спуско-подъемных опе­рациях. Кроме того, этот вал предназначен для передачи подъ­емному валу двух и более скоростей.



Рис. 1V.9. Принципиальная схема трехвальной лебедки:

/ — главный барабан, расположенный на подъемном валу; 2 — механический тормоз "(глав­ный); 3 — фрикционная муфта медленного вращения; 4 — вертлюжок для подвода воды и воздуха; 5 — промежуточный вал; 6 — передача медленного вращения; 7 — трансмиссион­ный вал; 8 — передача привода катушечного вала: 9 — муфта включения катушечного вала; 10 — передача привода быстрого вращения: 11 — катушка для раскрепления замков; 12 — фрикционная муфта включения быстрого вращения; 13 — муфта включения вспомо­гательного тормоза; 14 — вспомогательный тормоз; 15 — вертлюжок для подачи воздуха и отвода воды; 16— передача привода ротора; 17 — балансир механического тормоза; 18 — коленчатый вал тормоза; 19 — тормозная лента; 20 — рычаг тормоза; 2! — цилиндр пневма­тического торможения

2.11.Предупреждение искривления ствола скважины

Выбор конструкции низа бурильной колонны, обеспечивающей проходку скважины с высокими показателями работы долота,— основное мероприятие, направленное на предупреждение искрив­ления ствола скважины.

Ввиду большого числа одновременно действующих причин, спо­собствующих искривлению скважины, практически невозможно бурить ее в строго вертикальном направлении. Поэтому первооче­редной задачей является предупреждение значительного ее ис­кривления. Рассмотрим конструкцию низа бурильной колонны, в которой использован «эффект отвеса».

Рис. Схема действия сил, влияющих на искривление скважины
Предположим, что скважина отклонилась от вертикали на угол а и направляющий участок (т. е. участок бурильных труб от долота до первой точки касания колонны со стенкой скважины) касается стенки скважины в точке Т (рис. VI.8). При отсутствии нагрузки на забой единственной силой, действующей на долото, является вес участка бурильной колонны Р_п. Во время бурения под влиянием Р_н долото стремится занять вертикальное положение, а под влиянием веса сжатой части колонны оно пере­местится вдоль ее оси.

Результирующую этих двух сил Р₃ можно разложить на две составляющие: силу Р\, действующую вдоль оси колонны, и силу Р₂, перпендикулярную ей. Если Р₂ направлена к вертикали, до­лото стремится уменьшить зенитный угол скважины а, и сила Я₂ может быть названа выпрямляющей силой (рис. VI.8, а). Если Р₂ направлена от вертикали, долото стремится увеличить зенит­ный угол скважины а, и Р₂ является отклоняющей силой (рис. VI.8, в). Если Р₂ равна нулю, наступит стабилизация зенитного угла скважины а (рис. VI.8, б).

При бурении в изотропных породах (одинаковые физические свойства в любых направлениях) значение Р₂ зависит от нагрузки на забой, диаметра скважины, зазора между УБТ и стенкой скважины, диаметра УБТ и зенитного угла скважины. С повышением нагрузки на забой увеличится прогиб нижней части бурильной колонны, точка Т приблизится к долоту и составляю­щая веса направляющего участка колонны Рн уменьшится. Это приведёт к снижению выпрямляющей силы Р2. При дальнейшем повышении нагрузки на забой может наступить стабилизация (Р2 становится равной нулю), а затем и прирост зенитного угла скважины а (Р2 становится отклоняющей силой).

Наибольшее влияние на искривление сква­жины оказывают анизотропность горной по­роды (различные физические свойства по раз­ным направлениям) и степень наклона чере­дующихся по твердости и мощности пластов. Для предупреждения искривления скважины наи­более благоприятными являются условия, когда долото занимает положение, перпендикулярное или параллельное по отношению к плоскости слоистости. Во всех других случаях долото, стремясь занять одно из этих положений, от­клоняет скважину от вертикали.

Обеспечение вертикальности затруднено и в том случае, когда пласты залегают наклонно -в и чередуются по твердости и мощности. В каж­дом пласте долото стремится запять положение, перпендикулярное или параллельное плоскости напластования пород, поэтому скважина будет искривляться в сторону падения или поднятия пласта.

В результате возможно увеличение или уменьшение зенитного угла скважины при одновременном изменении азимута.

Силу Р2 можно регулировать, используя в нижней части бурильной колонны одно или два центрирующих приспособления или УБТ разных диаметров. В этом случае секция рас­четной длины из УБТ большего диаметра устанавливается над долотом, а над ней размещают УБТ меньшего диаметра. Часто на границе перехода от УБТ большего размера к УБТ меньшего диаметра устанавливают первое центрирующее приспособление, а на расчетном рас стоянии в колонне УБТ меньшего диаметра — второе центрирующее приспособление, при этом используют центраторы диаметром, равным диа­метру долота.

При бурении в сложных геологических условиях широко при­меняют конструкции низа бурильной колонны (компоновки), ос­нованные на принципе центрирования долота в скважине (рис. VI.9). Компоновки такого вида составляют из расширителей, УБТ и центрирующих приспособлений, выбираемых в зависимости от геологических условий (твердости породы, угла наклона и мощ­ности пластов, чередующихся по твердости, характеру тектониче­ских нарушений) и заданного режима бурения.

Несмотря на многообразие конструкций таких компоновок, оп­тимальную длину их выбирают так, чтобы отклоняющая сила, действующая на долото, имела минимальное значение, так как нулевое значение этой силы может быть получено только при за­ниженных нагрузках на долото.
Рис. VI.9. Компо­новка низа бу­рильной колонны для предупреж­дения искривле­ний скважин при турбинном буре­нии:

а— в твердых устойчивых породах; б —при сильной тенден­ции к искривлению; в — конструкции ВНИИБТ;1-бурильные трубы; 2 — расширитель {цент­ратор); 3 — УБТ; 4 — турбобур; 5 — долото; 6 — трехгранный рас­ширитель - стабили­затор (ТРС); 7 — маховик; 3 — центра­тор на ниппеле тур­бобура



1.12.АВАРИЙНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И ЕГО КЛАССИФИКАЦИЯ

Ловильный инструмент

При ликвидации аварий используют довольно разнообразные приспособления, называемые ловильным инструментом. Перечень видов необходимого ловильного инструмента определяется руко­водством бурового предприятия в соответствии с условиями буро­вых работ.

Для ликвидации наиболее распространенных видов аварий на буровой должен быть следующий ловильный и вспомогательный инструмент: колокол К для захвата за тело трубы; колокол сквозной КС для захвата за замок, муфту, УБТ; колокол глад­кий для захвата за тело трубы; колокол гладкий для захвата за замок и УБТ; направляющая воронка к колоколу; универсальный метчик МБУ; специальный метчик МСЗ; центрирующее устрой­ство (приспособление) к метчикам; плашечный ловитель ЛБП; магнитный ловитель; гидроотклонитель ловильного инструмента; наголовник для гидроимпульсов.

Весь ловильный инструмент должен быть оснащен переводни­ками для соединения с бурильной колонной. Качество ловильных работ во многом зависит от состояния ловильного инструмента, в связи с чем к его транспортировке и хранению следует отно­ситься с особой осторожностью. Некачественным инструментом можно только усугубить аварию. Ловильный инструмент необхо­димо хранить в законсервированном состоянии согласно инструк­ции завода-изготовителя.

При работе с ловильным инструментом выполняются требова­ния, изложенные в Правилах безопасности в нефтегазодобываю­щей промышленности. Перед спуском в скважину инструмент де­тально осматривают и проверяют для установления его пригод­ности. При этом проверяют:

соответствие состояния ловильного инструмента требованиям, изложенным в паспорте;

замковую присоединительную резьбу к бурильной колонне и смазывают ее;

состояние циркуляционных отверстий;

состояние и качество резьбы у метчиков, колоколов, трубо­ловок;

возможность удержания предмета, оставшегося в скважине у магнитных ловителей;

состояние режущей части у фрезеров всех видов.

Успех ликвидации аварии зависит от правильного выбора ло­вильного инструмента. Основными видами ловильных инструмен­тов являются захватывающие устройства: труболовки, ловители, колокола, метчики, ударные механизмы и т. д. Они наиболее ча­сто применяются, с их помощью извлекают колонны труб цели­ком или по частям. В связи с большими глубинами и малыми диаметрами скважин осложняется соединение ловильных инстру­ментов с извлекаемыми колоннами труб.

К конструкциям современных ловильных инструментов предъ­являют следующие требования:

1. 
   захват аварийных труб должен производиться при сопри­
   косновении ловильного инструмента с верхней частью трубы;
   
2. 
   ловильные инструменты должны надежно герметизировать
   место их соединения с аварийной трубой;
   

3) захватывающие ловильные инструменты должны быть ос­вобождающимися.

Прежде чем спустить ловильный инструмент в скважину, надо иметь четкое представление о том, как его извлечь из скважины в случае возникновения аварийной ситуации при работе этим инструментом.

Ловильные инструменты по конструкции захватывающего уст­ройства делятся на следующие группы:

н а р езн ые-колокола и метчики, соединяющиеся с извле­каемыми предметами путем нарезания на них резьбы;

клиновые — гладкие колокола и метчики, заклинивающиеся на трубе (колокола) или в трубе (метчики, труболовки) под дей­ствием силы трения по поверхности с малой конусностью;

п л а шеч н ы е —различные виды труболовок, захватывающие предметы клиновыми плашками как за внутреннюю поверхность (труболовки), так и за наружную поверхность (ловитель);

цанговые — ловильная цанга их для внутренних труболо­вок имеет наружный диаметр захватываемых предметов (трубы, долота и т. д.), для наружных труболовок соответственно на 1 — 10 мм меньше наружного диаметра захватываемого предмета.

По принципу освобождения захватывающие инструменты раз­деляют на неосвобождающиеся и освобождающиеся, последние подразделяются на механические, гидравлические, ударно-меха­нические и комбинированные. Все ловильные и вспомогательные инструменты выпускают с правой резьбой соединений узлов ин­струмента между собой. Иногда предусматривается изготовление левой резьбы для присоединения к бурильным трубам с левой резьбой и для соединения узлов ловильного инструмента между собой.

Ловители с промывкой предназначены для ловли оставшейся в скважине бурильной колонны за трубу или замок одновременно с промывкой скважины через захваченную часть бурильной ко­лонны. Основные параметры ловителей должны соответствовать ОСТ 26-02-640—-72. Ловители изготовляют, согласно ТУ 26-02-221—75, одинарными и сдвоенными. Одинарные захваты­вают элемент бурильной колонны (трубу, замок или муфту) только за один участок, а сдвоенные — за два участка трубы или за трубу и замок. Если ствол скважины не имеет сужений, то це­лесообразно применять сдвоенный ловитель. Ловители с промыв­кой одинарный ЛБП и сдвоенный ЛБПС являются инструмен­тами освобождающегося типа.

Метчик — это ловильный инструмент нарезного неосвобож-дающегося типа, предназначенный для захвата за внутреннюю поверхность колонны труб, оканчивающихся сверху муфтой или замком, и для извлечения ее из скважины. По назначению мет­чики подразделяются на две группы: для ловли колонн насосно-компрессорных труб и для ловли колонн бурильных труб. Метчики также подразделяются на универсальные, вводимые в трубу и врезающиеся в ее тело, и специальные, которые ввинчиваются в резьбу муфты трубы или замка.

В универсальном метчике наружная ловильная резьба в ниж­ней части имеет конусность 1 : 16. Вдоль резьбы имеются канавки для выхода стружки при ввинчивании метчика. Метчики изго­товляют с правой и левой резьбами.

Бурильный универсальный МБУ и специальный замковый МСЗ метчики предназначены для извлечения из скважины путем захвата за внутреннюю поверхность бурильной колонны, окан­чивающейся муфтой или ниппелем бурильного замка, утяжелен­ной бурильной трубой, переводником, высаженной частью буриль­ной трубы, иногда тонкой частью трубы. Метчики МБУ приме­няют для захвата извлекаемой колонны ввинчиванием в тело трубы, метчики МСЗ используют для захвата ввинчиванием в замковую резьбу. Их изготовляют по ОСТ 26-02-1274—75. На пояске метчика указаны товарный знак завода-изготовителя, шифр метчика, порядковый номер, дата выпуска.

Гладкие метчики используют для извлечения предметов с внут­ренним круглым сечением и толщиной стенок не менее 15 мм. Они имеют форму обычных метчиков без давильной резьбы. Ко­нусность гладких метчиков от 0°30' до 5°. Чем тверже предмет в месте захвата, тем меньшая конусность должна быть у ловиль-ной части метчика. Данными метчиками отвинчивают аварийную трубу и вместе с ней несколько труб, чтобы затем надежно со­единить их с муфтовой частью бурильного замка. Нагрузку при­меняют не более 200 кН.

Специальный метчик МСОЗ-147 служит для извлечения труб методом захвата за внутреннюю замковую резьбу 3-147-УБТ пе­реводников, бурильных труб, долот, турбобуров. Специальные метчики применяют в скважинах диаметром 243 мм и более. Мет­чик ввинчивают в замковую резьбу, освобождают его ударно-механическим способом. Метчик имеет сложную контрукцию, по­этому его собирают и разбирают, а также проверяют перед от­правкой на буровую в мастерских под наблюдением специалиста.

Колокол—ловильный инструмент нарезного типа, предназна­ченный для ловли колонны труб за наружную поверхность и из­влечения ее из скважин. Конструктивно колокола делятся на не­сквозные и сквозные. Последние имеют две модификации: глад­кие с переводником и с резьбой под воронку. Их применяют для извлечения колонны бурильных труб путем захвата ее за замок, муфту или утяжеленную бурильную трубу посредством нарезки па них резьбы. Ловильные сквозные колокола изготовляют по ОСТ 26-02-909—73.

Труболовки применяют для извлечения из скважины труб раз­личного назначения и других инструментов, имеющих цилиндри­ческую форму. По своей конструкции они делятся на цанговые и плашечные. Цанговые труболовки работают следующим об­разом: верхняя часть извлекаемых труб вводится в труболовку и равномерно захватывается по всей поверхности ловильной цан­гой. Плашечные труболовки захватывают трубы посредством плашек и узлов удержания и перемещения, расположенных на корпусе. Труболовки также бывают внутренними и наружными, т. е. захватывают извлекаемый инструмент за внутреннюю или наружную поверхность.

Внутренняяосвобождающаясятруболовка ТВО используется для подъема из скважины в основном обсад­ных и бурильных труб диаметром 140 мм и более с внутренним каналом постоянного диаметра.

ВнутренняяуниверсальнаятруболовкаТВУ применяется для извлечения из скважины насосно-компрессор-ных, бурильных и обсадных труб диаметром 60—114 мм. Корпус труболовки выполнен в виде конуса, переходящего в верхней ча­сти в цилиндр. Резьба на корпусе обратная по отношению к резьбе соединений колонны, на которой труболовка спускается в скважину. Максимальный наружный диаметр конической части корпуса на 2—4 мм меньше внутреннего диаметра извлекаемых труб. Ловильные втулки имеют наружную цилиндрическую и внут­реннюю коническую поверхности. Разрезы на втулках позволяют последним деформироваться в радиальном направлении. Наруж­ный диаметр втулок на 0,5—4 мм превышает внутренний диаметр аварийной трубы.

Внутренняягерметичнаятруболовкадляутя­желенных бурильныхтрубТВУ-УБТ применяется для подъема утяжеленных и бурильных труб, сломанных по высажен­ной внутри части, а также другого инструмента, имеющего ци­линдрические отверстия.

ВнутренняяспиральнаятруболовкаТВС-140 ис­пользуется для захвата бурильных и обсадных труб, имеющих отверстие внутренним диаметром 117—126 мм. Эта труболовка освобождающаяся. На участке захвата извлекаемой трубы созда­ется герметизация с помощью уплотняющего узла. Особенность ее в том, что опорные поверхности и захватывающая втулка вы­полнены в виде спирали. Это повышает надежность захвата и ос­вобождения труболовки, а также ее грузоподъемность.

НаружнаяосвобождающаясятруболовкаТНП предназначена для бурильных, насосно-компрессорных и обсад­ных труб диаметром 114 и 127 мм.